专利名称：一种可分离式热管供暖采热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供暖采热系统，特别是关于一种可以用在家庭、工厂和商场
等供暖系统中的可分离式热管供暖采热系统。
背景技术：
近几年来，城市的采暖设施基本上向着集中式供暖发展，但对于城市中少部分以
及农村大部分无法实现集中式供暖的家庭来说，如何实现更充分有效的取暖是亟待解决的
问题。同样，节能减排现在已经成为全社会共同关注的问题，尤其在工业生产中会产生巨大
的热量损失，如何能够充分利用这部分散失的低品味热量也是亟待解决的问题。 与其它换热器相比，以热管为换热元件的热管换热器具有明显的优越性，例如传
热效率高、热管表面温度均匀、可实现固体与固体或固体与流体间的传热、冷热流体不混合
和有利于控制露点腐蚀等优点，在国内的一些行业，如动力、化工、建材和冶金等工业中的
应用日益普及。但由于目前的热管主要是单管或带翅片的单管结构，在单管内完成内部相
变液体蒸汽上升流动和液体下降流动，这就带来上升流动和下降流动在管内的流动扰动，
相互影响流动速度和流动传热过程。分离式热管有效地解决了蒸汽上升流动和液体下降流
动相互影响的过程，并且可以实现远距离传热，实现一种流体与多种流体间的换热，具有良
好的密封性能，大幅调整蒸发段与冷凝段的面积比，使冷热流体完全隔开，适用于换热装置
大型化等优点。同样目前的分离式热管系统主要仍采用单管式的结构，换热的效果并没有
达到最优。
发明内容针对上述问题，本发明的目的是提出一种换热效率高、操作简单、成本低、且安装 和拆卸方便的可分离式热管供暖采热系统，能够有效地解决生活及生产中的供暖需要。 为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种可分离式热管供暖采热系 统，其特征在于它包括热源换热回路、蒸发段换热器、可分离式热管回路和温控系统；所 述热源换热回路为一个由热源和热源传送管路组成的封闭循环系统，所述可分离式热管回 路为一个由多级冷凝段换热器、蒸汽传送管路和低温凝结管路组成的封闭循环系统，且所 述可分离式热管回路内部注入有一定量的相变工质；所述蒸发段换热器设置在所述热源换 热回路和可分离式热管回路之间，且所述蒸发段换热器放置位置比所述冷凝段换热器位置 低；所述温控系统包括一PID控制器，所述PID控制器连接一自动阀门和一温度传感器；所
述自动阀门安装在连接所述热源和蒸发段换热器之间的所述热源传送管路上，所述温度传 感器安装在所述冷凝段换热器上。 所述可分离式热管回路中的所述冷凝段换热器采用并联、串联和混联布置方式中 的一种，且在并联的每级所述冷凝段换热器之前的所述蒸汽传送管路上安装一阀门，在串 联的所述可分离式热管回路上相应的第二个所述冷凝段换热器蒸汽进口要等于或略低于 第一个所述冷凝段换热器蒸汽出口 ，依此类推。[0007] 所述热源换热回路与所述可分离式热管回路为气液换热回路和液液换热回路之 一，且所述液液换热回路中在连接所述热源和蒸发段换热器之间的所述热源传送管路上安 装一循环泵。 所述相变工质为水、庚烷、氨、氦、氮、丙酮、甲醇、乙醇、氟利昂、水银、铯、钾、钠和
锂中的一种。 所述蒸发段换热器和冷凝段换热器的材料为碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝、铝合
金、黄铜、铜、铜合金、镍合金、玻璃、玻璃钢、石墨和聚四氟乙烯中的一种。 所述蒸发段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热
器中的一种，所述冷凝段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散
热器中的一种以上。 本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型采用单向相 变工质流向的可分离式热管回路，管内相变工质没有相互干扰，流动速度加快，换热效率大 大提高。2、本实用新型设置在热源换热回路和可分离式热管回路之间设置了一个由自动 阀门、PID控制器和温度传感器组成的温控系统，温度传感器通过检测环境的温度，将数据 定时传递给PID控制器调节自动阀门的开度以控制热源的热循环量，从而有效地调节换热 量，使室内温度稳定在一个比较适当的值，实现了温度的自动调节，更加方便可靠。3、本实 用新型可分离式热管回路中的冷凝段换热器可以采用并联、串联和混联的布置方式，且冷 凝段换热器并联的级数以及每级中冷凝段换热器串联的个数都可以根据供暖场所的实际 情况来确定，不仅有效地增加了散热面积，而且实现了不同地点、不同位置的换热。同时在 并联的每级冷凝段换热器之前的蒸汽传送管路上安装一阀门，通过阀门还可以调节蒸汽的 流量，从而实现每级换热量的不同，有效地控制房间内的温度，体现了更人性化的优点。4、 本实用新型的热源包括燃煤、燃气、燃油以及太阳能和电加热在内的所有形式，同时也包括 工业中各种锅炉、加热炉、燃烧炉、冶炼炉、煤气炉、热力装置产生的烟气余热，具有非常广 泛的热源来源形式。5、本实用新型的蒸发段换热器和冷凝段换热器采用板翅式、翅片管式、 可拆板式、整体板式、列管管壳式或散热器等换热系数高的紧凑换热结构，与普通圆管相比 不仅大大提高了换热效率，而且结构紧凑，有效地减小了换热器的尺寸，便于安装和拆卸。 同时蒸发段换热器和冷凝段换热器可以采用相同的换热结构，也可以采用不相同的换热结 构，尤其是对于数量比较多的冷凝段换热器，可以根据实际情况采用不同数量和不同形式 的换热器组合形式，因此通用性极强。本实用新型可以广泛应用于无法进行集中供暖同时 需要进行独立供暖的家庭、工厂和商场等场所，具有非常大的经济和市场前景。
图1是本实用新型不带循环水泵的结构示意图 图2为本实用新型带有循环水泵的结构示意图 图3是本实用新型实施例1的结构示意图 图4是本实用新型实施例2的结构示意图 图5是本实用新型实施例3的结构示意图 图6是本实用新型实施例4的结构示意图 图7是本实用新型实施例5的结构示意图
5[0019] 图8是本实用新型实施例6的结构示意图 图9是本实用新型实施例7的结构示意图 图10是本实用新型实施例8的结构示意图 图11是本实用新型实施例9的结构示意图 图12是本实用新型实施例10的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。 如图1所示，本实用新型包括热源换热回路1、蒸发段换热器2、可分离式热管回路 3和温控系统4。热源换热回路1为一个由热源11和热源传送管路12组成的封闭循环系 统，可分离式热管回路3为一个由多级冷凝段换热器31、蒸汽传送管路32和低温凝结管路 33组成的封闭循环系统，且可分离式热管回路3内部注入有一定量的相变工质。蒸发段换 热器2设置在热源换热回路1和可分离式热管回路3之间，且蒸发段换热器2放置位置比 冷凝段换热器31位置低。温控系统4包括一PID控制器41， PID控制器41连接一自动阀 门42和一温度传感器43。自动阀门41安装在连接热源11出口及蒸发段换热器2进口的 热源传送管路12上，或者安装在连接蒸发段换热器2出口及热源11进口的热源传送管路 12上，温度传感器43安装在冷凝段换热器31上。 本实用新型在应用之前将可分离式热管回路3内部抽真空，然后注入一定量的液 体相变工质，热源11将热量传递给蒸发段换热器2内部的液体相变工质，液体相变工质在 蒸发段换热器2中吸收热量发生气化形成高温蒸汽，高温蒸汽从蒸发段换热器2的上部进 入蒸汽传送管路32输送到冷凝段换热器31 ，高温蒸汽在冷凝段换热器31中凝结放热，热量 通过冷凝段换热器31的自然对流释放到周围环境中满足供暖的需求，同时被冷凝的液体 相变工质从冷凝段换热器31底部进入低温凝结管路33，并依靠重力和压差输送回蒸发段 换热器2进行循环换热。与此同时，温度传感器43通过检测环境的温度，将数据定时传递 给PID控制器41调节自动阀门42的开度以控制热源11的热循环量，从而有效地调节换热 量，使室内温度稳定在一个比较适当的值。 上述实施例中，可分离式热管回路3中的冷凝段换热器31可以采用并联、串联和 混联的布置方式，且在并联的每级冷凝段换热器31之前的蒸汽传送管路33上安装一阀门 5，在串联的每级冷凝段换热器31上相应的第二个冷凝段换热器31蒸汽进口要等于或略低 于第一个冷凝段换热器31蒸汽出口，依此类推。冷凝段换热器31并联的级数以及每级中 冷凝段换热器31串联的个数都可以根据供暖场所的实际情况来确定，不仅有效地增加了 散热面积，而且实现了不同地点、不同位置的换热。此外，通过阀门5还可以调节蒸汽的流 量，从而实现每级换热量的不同，有效地控制房间内的温度，体现了更人性化的优点。 上述实施例中，蒸发段换热器2根据热源换热形式的不同，可以分为气液换热和 液液换热两种形式。对于气液换热形式，本实用新型左侧为热源11和蒸发段换热器2组成 的气液换热回路；对于液液换热形式，本实用新型左侧为热源11和蒸发段换热器2组成的 液液换热回路。对于液液换热形式的蒸发段换热器2，液体介质可以通过自循环在蒸发段换 热器2内完成换热，此时本实用新型的液液换热循环回路要求热源液体介质的流向一定从 高到低，蒸发段换热器2进口要低于热源11的液位高度，依靠热源液体介质自身的重力或者毛细管力来实现相变工质的加热。此外，还可以在连接热源11出口及蒸发段换热器2进 口的热源传送管路12上，或者在连接蒸发段换热器2出口及热源11进口的热源传送管路 12上安装一循环泵6以驱动液体介质循环，此时热源换热回路1的液体介质循环对于液体 介质的流向没有固定的要求，也没有热源11与蒸发段换热器2之间距离和安装方位的要求 (如图2所示)。 上述实施例中，热源11包括燃煤、燃气、燃油以及太阳能和电加热在内的所有形 式，同时也包括工业中各种锅炉、加热炉、燃烧炉、冶炼炉、煤气炉、热力装置产生的烟气余 热，具有非常广泛的热源来源形式。对于热源11与蒸发段换热器2内液体的换热，既可以 采用烟气、太阳能等直接与蒸发段换热器2进行换热的直接形式，也可以采用烟气、燃煤等 先加热液体介质，再用加热后的液体介质与蒸发段换热器2进行换热的间接形式，并且为 了满足供暖的需要各种换热方式也可以联合交叉使用。 上述实施例中，可分离式热管回路3中所使用的相变工质包括水、庚烷、氨、氦、 氮、丙酮、甲醇、乙醇、氟利昂、水银、铯、钾、钠和锂等，根据利用热源的温度不同，采用不同 的相变工质。 上述实施例中，蒸发段换热器2和冷凝段换热器31的材料根据利用热源11的温 度和系统压力不同，可以为碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝、铝合金、黄铜、铜、铜合金、镍合 金、玻璃、玻璃钢、石墨或聚四氟乙烯。 上述实施例中，蒸汽传送管路32和低温凝结管路33可以采用金属管，也可以采用 耐压、耐腐蚀的密封材料金属和非金属软管。 上述实施例中，蒸发段换热器2和冷凝段换热器31可以采用板翅式(包括蛇形扁 管板翅式)、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式或散热器等换热结构，与普通圆管 相比大大提高了换热效率。蒸发段换热器2和冷凝段换热器31可以采用相同的换热结构， 也可以采用不相同的换热结构。尤其是对于数量比较多的冷凝段换热器31，可以根据实际 情况采用不同数量和不同形式的换热器组合形式，下面是本实用新型的换热器组合形式的 实施例。
实施例1 : 如图3所示，本实施例中蒸发段换热器2为板式换热器，冷凝段换热器a、b、c、d均 为气液换热形式的板式换热器。蒸发段换热器2为可分离式热管回路3的热端，冷凝段换 热器a、 b、 c、 d为可分离式热管回路3的冷端，两者组成闭合的可分离式热管回路3。冷凝 段换热器a、其他冷凝段换热器以及冷凝段换热器c由高处到低处串联组成可分离式热管 回路3的一部分，其中第二个换热器的蒸汽进口高度要等于或低于上一个换热器的蒸汽出 口 。冷凝段换热器b、其他冷凝段换热器以及冷凝段换热器d类似也串联成可分离式热管回 路3的一部分。类似这样的多个串联蒸汽回路组成可分离式热管回路3的并联形式。 实施例2 : 如图4所示，本实施例中蒸发段换热器2为板式换热器，冷凝段换热器a、b、c、d均
为板翅式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同。 实施例3 : 如图5所示，本实施例中蒸发段换热器2为板式换热器，冷凝段换热器a、c为板翅 式换热器，冷凝段换热器b、 d为板式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同，并且两种不同结构形式的冷凝段换热器可以在串联或并联回路中任意互换使用。
实施例4 : 如图6所示，本实施例中蒸发段换热器2为板式换热器，冷凝段换热器a为翅片管 式换热器，冷凝段换热器c为板翅式换热器，冷凝段换热器b、 d为板式换热器，各个换热器 的连接形式与实施例1相同，并且三种不同结构形式的冷凝段换热器可以在串联或并联回 路中任意互换使用。 实施例5 : 如图7所示，本实施例中蒸发段换热器2为板式换热器，冷凝段换热器a为翅片管 式换热器，冷凝段换热器b为板式换热器，冷凝段换热器c为板翅式换热器，冷凝段换热器 d为列管管壳式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同，并且四种不同结构形式的 冷凝段换热器可以在串联或并联回路中任意互换使用。
实施例6 : 如图8所示，本实施例中蒸发段换热器2为板翅式换热器，冷凝段换热器a、 b、 c、 d均为板翅式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同。 实施例7 : 如图9所示，本实施例中蒸发段换热器2为板翅式换热器，冷凝段换热器a、 b、 c、 d均为板式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同。 实施例8 : 如图10所示，本实施例中蒸发段换热器2为板翅式换热器，冷凝段换热器a、 c为 气液换热形式的板翅式换热器，冷凝段换热器b、 d为板式换热器，各个换热器的连接形式 与实施例1相同，并且两种不同结构形式的冷凝段换热器可以在串联或并联回路中任意互 换使用。
实施例9 : 如图11示，本实施例中蒸发段换热器2为板翅式换热器，冷凝段换热器a为翅片 管式换热器，冷凝段换热器c为板翅式换热器，冷凝段换热器b、 d为板式换热器，各个换热 器的连接形式与实施例1相同，并且三种不同结构形式的冷凝段换热器可以在串联或并联 回路中任意互换使用。
实施例10 : 如图12所示，本实施例中蒸发段换热器2为板翅式换热器，冷凝段换热器a为翅 片管式换热器，冷凝段换热器b为板式换热器，冷凝段换热器c为板翅式换热器，冷凝段换 热器d为列管管壳式换热器，各个换热器的连接形式与实施例1相同，并且四种不同结构形 式的冷凝段换热器可以在串联或并联回路中任意互换使用。 本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可 以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行 的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
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权利要求一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于它包括热源换热回路、蒸发段换热器、可分离式热管回路和温控系统；所述热源换热回路为一个由热源和热源传送管路组成的封闭循环系统，所述可分离式热管回路为一个由多级冷凝段换热器、蒸汽传送管路和低温凝结管路组成的封闭循环系统，且所述可分离式热管回路内部注入有一定量的相变工质；所述蒸发段换热器设置在所述热源换热回路和可分离式热管回路之间，且所述蒸发段换热器放置位置比所述冷凝段换热器位置低；所述温控系统包括一PID控制器，所述PID控制器连接一自动阀门和一温度传感器；所述自动阀门安装在连接所述热源和蒸发段换热器之间的所述热源传送管路上，所述温度传感器安装在所述冷凝段换热器上。
2. 如权利要求1所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述可分离式 热管回路中的所述冷凝段换热器采用并联、串联和混联布置方式中的一种，且在并联的每 级所述冷凝段换热器之前的所述蒸汽传送管路上安装一阀门，在串联的所述可分离式热管 回路上相应的第二个所述冷凝段换热器蒸汽进口要等于或略低于第一个所述冷凝段换热 器蒸汽出口，依此类推。
3. 如权利要求1所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述热源换热 回路与所述可分离式热管回路为气液换热回路和液液换热回路之一，且所述液液换热回路 中在连接所述热源和蒸发段换热器之间的所述热源传送管路上安装一循环泵。
4. 如权利要求2所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述热源换热 回路与所述可分离式热管回路为气液换热回路和液液换热回路之一，且所述液液换热回路 中在连接所述热源出口及所述蒸发段换热器进口和连接所述蒸发段换热器出口及所述热 源进口之一 的所述热源传送管路上安装一循环泵。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所 述相变工质为水、庚烷、氨、氦、氮、丙酮、甲醇、乙醇、氟利昂、水银、铯、钾、钠和锂中的一种。
6. 如权利要求1或2或3或4所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所 述蒸发段换热器和冷凝段换热器的材料为碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝、铝合金、黄铜、铜、 铜合金、镍合金、玻璃、玻璃钢、石墨和聚四氟乙烯中的 一种。
7. 如权利要求5所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述蒸发段换热器和冷凝段换热器的材料为碳素钢、低合金钢、不锈钢、铝、铝合金、黄铜、铜、铜合金、镍 合金、玻璃、玻璃钢、石墨和聚四氟乙烯中的一种。
8. 如权利要求1或2或3或4所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于 所述蒸发段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的一 种，所述冷凝段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的 一种以上。
9. 如权利要求5所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述蒸发段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的一种，所述冷凝段 换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的一种以上。
10. 如权利要求7所述的一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于所述蒸发段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的一种，所述冷凝段换热器为板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式和散热器中的一种以上'
专利摘要本实用新型涉及一种可分离式热管供暖采热系统，其特征在于它包括热源换热回路、蒸发段换热器、可分离式热管回路和温控系统；热源换热回路为一个由热源和热源传送管路组成的封闭循环系统，可分离式热管回路为一个由多级冷凝段换热器、蒸汽传送管路和低温凝结管路组成的封闭循环系统，且可分离式热管回路内部注入有一定量的相变工质；蒸发段换热器设置在上述两回路之间，且蒸发段换热器放置位置比冷凝段换热器位置低；温控系统包括一PID控制器，PID控制器连接一自动阀门和一温度传感器，自动阀门安装在热源传送管路上，温度传感器安装在冷凝段换热器上。本实用新型可以广泛应用于无法进行集中供暖同时需要进行独立供暖的家庭、工厂和商场等场所，具有非常大的经济和市场前景。
文档编号F24D3/00GK201503062SQ20092010697
公开日2010年6月9日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者李辉, 连红奎, 韩峰 申请人:清华大学