一种真空传热的高效太阳平板吸热系统的制作方法

本发明属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种真空传热的高效太阳平板吸热系统。

背景技术：

在太阳能热利用领域，现有全玻璃真空集热管，也有两头通的金属管外面套置抽真空玻璃管的称作两头通真空集热管，这种两头通真空集热管的不足之处表现为：由于抽真空的玻璃管必然是双层的，因而制造成本高，在使用过程中，由于其内层玻璃紧靠涂有吸热涂层的金属管，内层玻璃的温度较高，而外层玻璃的温度在较低的情况下，内外层玻璃因温差较大有炸裂的危险。

所以又将双层玻璃构成的真空管改变为单层玻璃管，并通过单层玻璃管两端经低温玻璃焊料及高温玻璃涂料层依次连接的膨胀合金环、金属波纹管、金属环、两头通金属管的两端部焊接密封连接，与被包裹的两头通金属管的外表面形成空腔，经真空抽气形成真空，虽然这样的集热器结构简单，容易实现密封，但是因为用到了玻璃管，还是避免不了炸裂的危险。此外，金属管内的传热介质会随外部温度的变化膨胀或收缩，时间长了以后还会在金属管内壁产生污垢，难以清理。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种真空传热的高效太阳平板吸热系统，在真空条件下通过金属管直接传热，管外聚氨酯保温，大大提高了传热效率，极大地降低了一次循环过程中通过管内流动介质传热期间的热损失。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种真空传热的高效太阳平板吸热系统，包括平板集热器、传热管道、承压水箱和控制系统，平板集热器内设置有吸热盘管，吸热盘管的一端与传热管道连通，吸热盘管的另一端伸出平板集热器，并在伸出平板集热器的吸热盘管上设置有吸热盘管阀门；承压水箱内设置换热盘管，换热盘管的一端与传热管道连通，另一端伸出承压水箱并密封；承压水箱上设置有进水口和出水口，进水口与冷水管道相连，出水口与热水管道相连；传热管道上设置有真空泵，传热管道和真空泵之间的管路上设置有电磁阀，真空泵和电磁阀均与控制系统相连；吸热盘管、传热管道和换热盘管均为铜管，铜管内为真空状态，吸热盘管外表面上涂覆有吸热涂层。

所述承压水箱内设置有设置有电加热装置和温度计，电加热装置和温度计均与控制系统相连。

所述传热管道外包覆有保温层。

所述保温层为聚氨酯材料。

所述平板集热器内设置有保护层浮化玻璃。

所述控制系统为控制柜。

相对于现有技术，本发明将铜管内抽真空，太阳辐射的部分能量在传递到集热板内铜管上时，这部分热量将通过铜管直接快速高效地传递到水箱内部的铜盘管，这期间由于铜管内抽真空，管外聚氨酯保温，相对于传统形式的防冻液或者水以及其他介质来传热相比较，此种方式大大提高了传热效率，极大地降低了一次循环过程中通过管内流动介质传热期间的热损失，并再与水箱内的水产生热交换，最终将热量供到用户端以供使用。此外，铜管内为真空状态，不用通过介质进行传热，解决了动机管道上冻的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中，1是平板集热器；2是传热管道；3是承压水箱；4是控制系统；5是吸热盘管；6是吸热盘管阀门；7是换热盘管；8是进水口；9是出水口；10是冷水管道；11是热水管道；12是真空泵；13是电加热装置；14是保温层。

具体实施方式

一种真空传热的高效太阳平板吸热系统，包括平板集热器1、传热管道2、承压水箱3和控制系统4，平板集热器1内设置有吸热盘管5，吸热盘管5的一端与传热管道2连通，吸热盘管5的另一端伸出平板集热器1，并在伸出平板集热器1的吸热盘管5上设置有吸热盘管阀门6；承压水箱3内设置换热盘管7，换热盘管7的一端与传热管道2连通，另一端伸出承压水箱3并密封；承压水箱3上设置有进水口8和出水口9，进水口8与冷水管道10相连，出水口9与热水管道11相连；传热管道2上设置有真空泵12，传热管道2和真空泵12之间的管路上设置有电磁阀，真空泵12和电磁阀均与控制系统4相连；吸热盘管5、传热管道2和换热盘管7均为铜管，铜管内为真空状态，吸热盘管5外表面上涂覆有吸热涂层。

吸热盘管5伸出平板集热器1是为了方便平板集热器1之间的串并联，吸热盘管阀门6的设置是为了密封吸热盘管5。

换热盘管7伸出承压水箱3并密封，是为了固定换热盘管7，防止换热盘管7在承压水箱3的搬运过程中发生晃动。

吸热盘管5外表面上涂覆的吸热涂层为现有的太阳能吸热涂层，如铝阳极氧化着色涂层、真空蒸发镀膜层或以过渡金属复合氧化物为颜料的涂层等。

承压水箱3内设置有设置有电加热装置13和温度计t2，电加热装置13和温度计t2均与控制系统4相连。当太阳光不够用或者在晚上时，为了增加承压水箱3的使用效率，在承压水箱3内设置电加热装置13，当温度计t2实时检测承压水箱3内水的温度，并将检测数据发送给控制系统4，控制系统4将水温与设定的水温值进行比较，当检测到的承压水箱3内水的温度低于设定值时，控制系统4控制电加热装置13开启；当检测到的承压水箱3内水的温度高于设定值时，控制系统4控制电加热装置13关闭。

传热管道2外包覆有保温层14，保温层14为聚氨酯材料，减少热量在传输过程中的损失，提高传热效率。

平板集热器1内设置有保护层浮化玻璃，保护吸热盘管5。

控制系统4为控制柜。

以前出口型平板集热器的排管厚度都为0.8-1.0mm，主管厚度1.0-1.2mm左右，现在都是国内销售，排管一般0.5mm，主管0.6mm。铜管的导热系数：λ=379.14w/(m.℃)，相对于其他管材，导热系数较高；换热参数见表1：

现有的平板集热器的盖板有单层玻璃、中空玻璃和真空玻璃等，对应吸热体表面温度分别为100℃、150℃和200℃。一般平板集热器处于焖晒状态下，板内铜管能达到200℃左右。传统一次循环通过铜管内介质传热，一般热损至少能达到15%左右，而本发明通过铜管内抽真空，直接通过铜管将热量传递，热损极小，同时也大大提高了热传递的效率。

铜管的换热系数是最高的，也就代表这导热能力越强，铜的导热系数高达377w/m·℃（100℃条件下），高硼硅玻璃是不良导体平均比热（20-100℃）1.2wm^-1k^-1，同等条件下，铜管的热性能要远远强于高硼硅玻璃管。

本发明的工作过程：在高效太阳平板吸热系统开始工作之前，先通过控制系统4打开电磁阀和真空泵12，真空泵对吸热盘管5、传热管道2和换热盘管7进行抽真空，当管内真空度达到设定值时，控制系统控制真空泵停止工作，电磁阀关闭，这样吸热盘管5、传热管道2和换热盘管7内就处于真空状态了。

吸热盘管5通过外表面的吸热涂层吸收太阳能，并通过传热管道2传递给换热盘管7，换热盘管7内的热量在承压水箱内与水进行热交换，换热盘管7的温度降低，承压水箱中的水的温度升高，冷水从冷水口进入承压水箱，热水从出水口流出承压水箱。

当阴天太阳光不够用或者在晚上时，为了增加承压水箱3的使用效率，在承压水箱3内设置电加热装置13，当温度计t2实时检测承压水箱3内水的温度，并将检测数据发送给控制系统4，控制系统4将水温与设定的水温值进行比较，当检测到的承压水箱3内水的温度低于设定值时，控制系统4控制电加热装置13开启；当检测到的承压水箱3内水的温度高于设定值时，控制系统4控制电加热装置13关闭。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。