专利名称：利用太阳能光热供暖的自然循环装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在极寒、无电地区无需外在动力的自然循环供暖装置，具体涉及一种利用太阳能光热供暖的自然循环装置，可以适用于在寒冷地区和无电地区向建筑物的室内空间供暖。
背景技术：
太阳能利用的基本方式可以分为光-热利用、光-电利用、光-化学利用、光-生物利用四类。在四类太阳能利用方式中，光-热转换的技术最成熟，产品也最多，成本相对较低。如:太阳能热水器、开水器、干燥器、太阳灶、太阳能温室、太阳房、太阳能海水淡化装置以及太阳能采暖和制冷器等。其中，光-热利用是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前，使用最多的太阳能收集装置主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等三种。现有太阳能供暖技术主要使用水做循环介质，在寒冷地区易受冻，且需要使用耗电的循环泵，导致太阳能供暖在寒冷地区以及无电地区的应用受到限制。
发明内容为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种利用太阳能光热供暖的自然循环装置，将太阳能光热聚集并有效转移到建筑物的室内空间，为室内环境供暖，其结构设计简单，热效率高，可以在寒冷地区以及无电地区使用。本实用新型的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，包括:位于室外的多根相互平行的玻璃集热管、室外管道、室内散热管道、以及连接并连通室外管道与室内散热管道的连接管道。其中，还包括多根金属支管，这些金属支管分别插入所述玻璃集热管的管腔内，并且各金属支管均与室外管道垂直且连通，每根玻璃集热管的管口与相应金属支管的外壁形成封闭；室内散热管道的位置比室外管道高；在由金属支管、室外管道、连接管道和室内散热管道所形成的相通的密闭管道空间内填充有适量的循环介质。所述玻璃集热管是太阳能真空玻璃集热管，它们是上端敞口的U形管。所述密闭管道空间被抽真空后注入所述循环介质R134a或者水。在成对的玻璃集热管内壁与金属支管外壁之间的空间内放入填充物铝箔或者石英砂。在室外管道的外端还连接有调节管道，室外管道与调节管道之间设置有截止阀，在调节管道上设有充注阀。而且，在室外管道和调节管道上包裹有保温材料。所述室外管道、连接管道、室内散热管道以及调节管道采用金属管道，具体是无缝钢管、铝管或者铜管。所述金属支管是钢管、铝管或者铜管。所述玻璃集热管的管口设置密封盖。所述室外管道、连接管道、室内散热管道以及调节管道、截止阀、充注阀的耐压要求超过4MPa。这样，太阳能真空玻璃集热管集热后，受热的金属支管内的部分R134a或水吸热蒸发汽化，汽化后的R134a或水沿着室外管道和连接管道，进入室内散热管道，室内散热管道内的部分R134a或水与室内散热管道及室内介质交换热后冷凝，冷凝后的液态R134a或水在重力作用下沿室内散热管道、连接管道和室外管道回流到金属支管，如此循环往复将集热管积聚的太阳能热能转移到室内，将室内空间加热，实现取暖的功能。可见，与现有技术相比，本实用新型具有有益的技术效果，具体体现在以下方面:1.金属管道互连形成密闭管道空间，抽真空后注入循环介质R134a或水后，循环介质传热速度极快。这种互连结构，克服了目前太阳能集热管与循环介质换热形成热损失的缺陷，极大地提高了热效率；2.循环介质R134a或水的潜热大，热量转移得多而且快；3.设置截止阀和调节充注量的调节管道，可以随时调节液态R134a或水的充注量，从而调节室内散热管道的温度，以便根据室内散热管道的布局和室外环境温度的情况达到舒适的室内环境温度；4.结构设计简单，无运行费用。
图1是本实用新型利用太阳能光热供暖的自然循环装置的结构示意图。图中:1_玻璃集热管，2-金属支管，3-室外管道，4-连接管道，5-室内散热管道，6-截止阀，7-充注阀，8-调节管道，9-密封盖，10-填充物，11-保温材料。
具体实施方式
下文将结合附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的描述。如图1所示，本实用新型的利用太阳能光热供暖的自然循环装置包括:位于室外的多根玻璃集热管1、多根金属支管2、连通各金属支管2的室外管道3、室内散热管道5、以及连接并连通室外管道3与室内散热管道5的连接管道4。其中，玻璃集热管I具体是太阳能真空玻璃集热管，它们是上端敞口的U形管，相互平行；多根金属支管2分别插入这些玻璃集热管I的管腔内，并且各金属支管2均与室外管道3垂直并且连通，每根玻璃集热管I的管口与相应金属支管2的外壁形成封闭；室内散热管道5与室外管道3之间具有高度差，即室内散热管道5的位置比室外管道3的位置高；在由金属支管2、室外管道3、连接管道4和室内散热管道5所形成的相通的密闭管道空间内填充有适量的循环介质。所述循环介质可以是R134a或者水。其中，R134a是一种中低温环保无公害制冷剂——四氟乙烷(C2H2F4)，其基本性质为:标准沸点-26.1°C，临界温度10rC，临界压力
4.059MPa，沸点汽化潜热219.8kJ/kg。R134a安全性好、无色、无味、不燃烧、不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定，属于HFC类制冷剂，对臭氧层没有破坏作用，但有一定的温室效应。在最低气温低于等于0°C的寒冷地区，循环介质采用R134a，以适于寒冷甚至极寒地区使用。当最低气温大于0°c时，循环介质采用水，以降低系统的运行成本。所述密闭管道空间必须抽真空后才能注入R134a或水，以提高太阳能真空玻璃管集热、将热量转移至室内的速度。[0027]如上，室内散热管道5与室外管道3之间具有高度差，这样可以加快冷凝后的液态R134a或水回流到金属支管2内。而且，室内散热管道的结构根据室内空间布局确定。在成对的玻璃集热管I内壁与金属支管2外壁之间的空间内放入填充物，可以是铝箔或者石英砂，作为传热介质，以加快热的传递速度或降低传热速度的波动。当然，该空间内也可以不放入填充物。如图1所示，在室外管道3的外端还连接有调节管道8，在室外管道3与调节管道8之间设置有截止阀6，用于调节循环介质液态Rl34a或水的充注量，从而调节室内散热管道5的温度。工作时，截止阀6处于常闭状态。如图1所示，在调节管道8上还设有充注阀7，用于充注循环介质。而且，在室外管道3和调节管道8上包裹有保温材料11，以减少热损失。室外管道3、连接管道4、室内散热管道5以及调节管道8都采用金属管道，具体是无缝钢管、铝管或铜管。所述金属支管2可以是钢管、铝管或铜管。如图1所示，在玻璃集热管I的管口与金属支管2的外壁之间形成封闭，是在玻璃集热管的管口设置密封盖9，以阻止集热管管腔内的空气与外界空气形成对流。所述室外管道3、连接管道4、室内散热管道5以及调节管道8这些金属管道、截止阀6、充注阀7的耐压要求超过4MPa。下面以一组5根1.8米长的太阳能真空玻璃集热管、室内散热管道长3.2米、密闭管道空间抽真空后注入R134a、室外金属管道用保温材料包裹等条件为例，对本实用新型的工作原理进行示例性说明。5根太阳能真空玻璃集热管I集热后，内层玻璃管管壁温度升高，内层玻璃管管壁的热量通过辐射以及通过管腔内空气的对流将热量传递到5根插入玻璃集热管管腔内的金属支管2，金属支管2以传导、辐射的方式将热传递给金属支管2内的R134a，同时R134a也接收内层玻璃管的辐射热，部分R134a吸热蒸发汽化，汽化后的R134a沿着室外管道3和连接管道4，进入室内散热管道5，室内散热管道5内的部分R134a与室内散热管道5及室内环境交换热后冷凝，冷凝后的液态R134a在重力作用下沿着室内散热管道5—连接管道4 —室外管道3回流到金属支管2。如此循环往复，将玻璃集热管I积聚的太阳能热能转移到室内，将室内空间加热，实现取暖的功能。室内散热管道采用地暖形式供暖时，管道温度通过截止阀6和充注阀7调节R134a的充注量，可以将室内散热管道的温度调节到30-40°C之间，满足地板辐射的温度要求。而采用室内散热管道直接供暖时，温度可以达到60-70 V。以上仅是举例说明本实用新型的工作过程。室内金属管道的具体几何结构、室外太阳能玻璃集热管的具体数量、室外管道的具体几何结构以及具体安装形式，均可根据建筑物结构、地理位置、气象条件及其周围环境的情况而定。虽然已经对本实用新型的优选实施例进行了详细的描述和说明，但是本实用新型并不局限于此。应当知道，本领域的技术人员可以在不背离本实用新型的精神和原理的条件下进行多种修改和变化，而不脱离其由权利要求书所限定的本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种利用太阳能光热供暖的自然循环装置，包括:位于室外的多根相互平行的玻璃集热管(1)、室外管道(3)、室内散热管道(5)、以及连接并连通所述室外管道(3)与所述室内散热管道(5)的连接管道(4)，其特征在于:还包括多根金属支管(2)，这些金属支管(2)分别插入所述玻璃集热管(1)的管腔内，并且各金属支管(2)均与所述室外管道(3)垂直且连通，每根玻璃集热管(1)的管口与相应金属支管(2)的外壁形成封闭；所述室内散热管道(5)的位置比所述室外管道(3)高；在由所述金属支管(2)、所述室外管道(3)、所述连接管道(4)和所述室内散热管道(5)所形成的相通的密闭管道空间内填充有适量的循环介质。
2.根据权利要求1所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述玻璃集热管(1)为太阳能真空玻璃集热管。
3.根据权利要求2所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述密闭管道空间被抽真空后注入所述循环介质，所述循环介质为R134a或者水。
4.根据权利要求3所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:在成对的所述玻璃集热管(1)内壁与所述金属支管(2)外壁之间的空间内放入填充物，所述填充物为铝箔或者石英砂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述室外管道(3)的外端还连接有调节管道(8)，所述室外管道(3)与所述调节管道(8)之间设置有截止阀￠)，在所述调节管道(8)上设有充注阀(7)，在所述室外管道(3)和调节管道(8)上包裹有保温材料(11)。
6.根据权利要求5所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述室夕卜管道(3)、连接管道(4)、室内散热管道(5)以及所述调节管道⑶采用无缝钢管、铝管或铜管。
7.根据权利要求1-4或6任一项所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述金属支管(2)为钢管、铝管或者铜管。
8.根据权利要求7所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述玻璃集热管(1)的管口设置密封盖(9)。
9.根据权利要求6或8所述的利用太阳能光热供暖的自然循环装置，其特征在于:所述室外管道(3)、所述连接管道(4)、所述室内散热管道(5)以及所述调节管道(8)、所述截止阀(6)、所述充注阀(7)的耐压要求超过4MPa。
专利摘要一种利用太阳能光热供暖的自然循环装置，包括位于室外的多根相互平行的太阳能真空玻璃集热管(1)、多根金属支管(2)、室外管道(3)、室内散热管道(5)以及连接室外管道(3)与室内散热管道(5)的连接管道(4)，其中，金属支管(2)分别插入玻璃集热管(1)的管腔内，各金属支管(2)均与室外管道(3)连通，每根玻璃集热管(1)的管口与相应金属支管(2)外壁形成封闭；室内散热管道(5)与室外管道(3)之间具有高度差；在由金属支管(2)、室外管道(3)、连接管道(4)和室内散热管道(5)所形成的相通的密闭管道空间内填充有适量的循环介质R134a或水。其适用于在寒冷地区和无电地区向建筑物的室内空间供暖，自然循环，无需外在动力，不仅结构简单，而且热效率高。
文档编号F24D3/00GK203036734SQ201320051189
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者吴志勇 申请人:吴志勇