CN103868137B - 一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖*** - Google Patents

一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，包括室外平板太阳能集热器、固定装置和室内地板辐射散热装置，室外平板太阳能集热器包括带翅片的热管组、集热板、蜂窝夹层、金属框外箱体、透明玻璃盖板和保温材料，热管组、集热板和蜂窝夹层设置在金属框外箱体内，透明玻璃盖板位于金属框外箱体的上部，保温材料填充在金属框外箱体的内侧壁；室内地板辐射散热装置包括地下散热联箱和室内热管组，室内热管组与地下散热联箱连接，地下散热联箱内填充有导热介质和相变材料；带翅片的热管组的蒸发段位于金属框外箱体内，其冷凝段位于地下散热联箱内。本发明的***无需任何动力消耗，节能环保，可作为辅助供暖设备以及主要供暖设备。

Description

一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***
技术领域
本发明涉及一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，属于太阳能利用技术。
背景技术
重力热管，简称“两相闭式热虹吸管”，是一种高效的传热元件。热管工作时，蒸发段吸热，工作液吸收管壁的热量使温度升高；当温度高于饱和液体温度时气化，压力也随之增大；气化产生的蒸汽流向压力较低的冷凝段；在冷凝段受管外介质的冷却，凝结为液体，放出潜热；凝结液在重力作用下返回蒸发段，如此循环往复，实现能量的传递和转移。热管利用传热介质的相变传热，具有优良的导热性、良好的等温性、热流密度可变性和单向导热性等优点，目前在太阳能集热领域已得到广泛应用。
目前广泛使用的太阳能集热器主要包括平板式热管集热器和真空管式热管集热器，集热器集热效率高低直接影响对太阳能的有效利用程度。鉴于真空管式热管集热器生产制造工艺比较复杂、技术难度比较大，而平板式热管集热器不但性能卓越，具有传热效率高，抗冻能力强，工作性能稳定，使用寿命长等特点，而且生产制造过程较为简单，因此平板式太阳能集热器成为应用于太阳能集热领域的理想选择。研究表明，将蜂窝技术与热管技术相结合应用于平板式太阳能集热器，可大大减少表面热损失，提高集热效率。
地板辐射采暖是以温度不高于60℃的热水，在埋置于地板下的盘管***内循环流动，加热整个地板，通过地面均匀地向室内辐射散热的一种供暖方式。地板辐射散热，室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降，这种温度曲线正好符合人的生理需求，给人以脚暖头凉的舒适感受。同时，地板辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，即使室内设定温度比对流式采暖方式低2～5℃,也能使人们有同样的温暖感觉，因此节能效益显著。此外，与强制对流循环热风供暖相比，地板辐射散热空气对流减弱，减少了空气中有害病菌的蔓延，也使得水分散失减少，克服了传统散热器造成的室内燥热、口干舌燥等不适。
发明内容
针对长三角洲地区冬季室内阴冷，无集中供暖，大部分建筑采用电加热等分散式耗能设备，而这种传统供热方式存在不舒适、不卫生、成本高等问题，本发明的目的在于提出一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，利用太阳能，结合热管高效导热、集热和蓄热的技术手段，实现建筑零能耗供暖，以达到节能环保、降低能耗的效果。
本发明的技方案为：
一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，包括室外平板太阳能集热器、固定装置和室内地板辐射散热装置，室外平板太阳能集热器通过固定装置固定在墙体外，其包括带翅片的热管组、集热板、蜂窝夹层、金属框外箱体、透明玻璃盖板和保温材料，所述带翅片的热管组、集热板和蜂窝夹层设置在金属框外箱体内，透明玻璃盖板位于金属框外箱体的上部，保温材料填充在金属框外箱体的内侧壁；室内地板辐射散热装置包括地下散热联箱和室内热管组，室内热管组与地下散热联箱连接，地下散热联箱内填充有导热介质和相变材料；所述带翅片的热管组的蒸发段位于金属框外箱体内，其冷凝段位于地下散热联箱内。
带翅片热管组蒸发段吸收热量并在热管冷凝段放出热量，将室外的热量转移到室内，通过地下散热联箱收集热管冷凝段热量，一部分热量分配给室内热管组以供使用，多余的热量将被联箱内相变材料吸收储存起来。
所述带翅片的热管组为重力热管，其蒸发段表面涂有选择性吸收涂层；所述室内热管组为重力热管，带有翅片，热管与地面之间的倾斜角度为1°。
所述蜂窝夹层的结构为矩形通道、圆形通道、三角形通道或汽泡型。
所述固定装置为铝合金直角支架；金属框外箱体采用铝合金、不锈钢板、碳钢板、塑料或玻璃钢材料。
进一步地，所述透明玻璃盖板为由两块平板玻璃构成的真空玻璃盖板，两块平板玻璃的四周密封有玻璃胶，玻璃内表面涂有低辐射膜。
所述保温材料为酚醛泡沫。
所述地下散热联箱采用玻璃钢，箱体呈长方体形，箱体的四周设有与热管直径大小相同的孔，地下散热联箱中的导热介质为导热油，相变材料采用装满石蜡的微胶囊。
本发明的有益效果：
1.节能效果显著，适用范围广泛。本设计的热量来源均来自太阳能，无毒无害，清洁环保，无需外界能源驱动。添加了选择性涂层的热管提高集热温度，使该***使用范围扩大。
2.设备精巧易安装，维护方便。本设计所采用的平板式集热器占用空间小，不影响美观度；地下散热联箱可靠耐用，日常维护费用低廉，安全可靠。
3.蓄热效果显著。采用石蜡为低温相变材料，相变潜热值达203KJ/Kg,可续存较多的热量，解决了夜间房间温度骤降，人体不舒适的问题。
4.供暖方式舒适、清洁。采用本装置后，室内温度可达到22摄氏度，冬季室内最适宜温度一般为18摄氏度至25摄氏度；采用辐射供暖，不通过水等媒质，卫生条件好。
附图说明
下面结合附图和典型实例对本发明做进一步说明。
图1为本发明实施例的***简图，其中1是带翅片热管组、2是透明真空玻璃盖板、3是金属框外箱体、4是固定装置、5是地下散热联箱、6是室内热管组。
图2是图1的A向剖视图。其中7是蜂窝夹层、8是集热板、9是酚醛泡沫保温层。
图3是本实施例的***室内部分结构示意图。
图4是图3的B向剖视图。其中10是导热油传热介质、11是石蜡微胶囊。
图5是带翅片的重力热管。
具体实施方式
本实施例的结构如图1所示，本***包括带翅片热管组1、透明真空玻璃盖板2、金属框外箱体3、固定装置4、地下散热联箱5以及室内热管组6。带翅片热管组1、透明真空玻璃盖板2、金属框外箱体3构成平板太阳能集热器；平板太阳能集热器由固定装置4固定于室外墙体上；弯成135°的带翅片热管组1穿过墙体与地下散热联箱5连接；室内热管组6与地下散热联箱5相连。
如图2所示，室外平板太阳能集热器具体由带翅片的热管组1、集热板8、蜂窝夹层7、酚醛泡沫保温层9、透明真空玻璃盖板2、金属框外箱体3组成。带翅片的热管组1采用弯成135°、充液率为30％的重力热管，充分利用热管的单向导热性和集热效率高等优点，在热管的蒸发段涂有选择性吸收涂层，大大提高太阳能集热效率，冷凝段通过添加翅片强化散热将热量传给地下散热联箱5。蜂窝夹层7采用圆形通道结构，可有效减少集热器的辐射热损失。透明真空玻璃盖板2利用真空隔热的原理，同时在玻璃内表面涂有低辐射膜，可提高集热效率，并使保温性能更加优越。箱体采用铝合金制作，并以酚醛泡沫层进行保温。
如图3、4所示，室内散热装置部分由地下散热联箱5、室内热管组6、导热油10、石蜡微胶囊11构成。地下散热联箱5接收来自室外热管组1的热量，通过高效导热介质—导热油进行热量的传导，同时以石蜡微胶囊11均匀掺混其中，石蜡微胶囊11通过相变蓄热储存部分热量供夜间使用。室内热管组6与地下散热联箱5连接，从导热油中吸收热量后向室内辐射散热。地下散热联箱5的材料为防腐防锈强度大的玻璃钢，箱体呈长方体形，四周有与热管直径相同的孔，内部装有均匀掺混石蜡微胶囊的导热油，整个箱体密封。
该实施例中，房间为非节能建筑，房间面积30m2，层高3m。其中热管集热功率为239W/m2，集热面积为1.35m2，若热管蒸发段长80㎝，冷凝段长50㎝，管外径为42㎜，平板太阳能集热器中设10根热管，内热管组35根热管。内热管组大小、数量均可根据所采用的热管型号改变。

Claims (7)

1.一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，包括室外平板太阳能集热器、固定装置和室内地板辐射散热装置，室外平板太阳能集热器通过固定装置固定在墙体外，其包括带翅片的热管组、集热板、蜂窝夹层、金属框外箱体、透明玻璃盖板和保温材料，所述带翅片的热管组、集热板和蜂窝夹层设置在金属框外箱体内，透明玻璃盖板位于金属框外箱体的上部，保温材料填充在金属框外箱体的内侧壁；室内地板辐射散热装置包括地下散热联箱和室内热管组，室内热管组与地下散热联箱连接，地下散热联箱内填充有导热介质和相变材料；所述带翅片的热管组的蒸发段位于金属框外箱体内，其冷凝段位于地下散热联箱内。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述带翅片的热管组为重力热管，其蒸发段表面涂有选择性吸收涂层；所述室内热管组为带有翅片的重力热管，热管与地面之间的倾斜角度为1°。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述蜂窝夹层的结构为矩形通道、圆形通道、三角形通道或汽泡型。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述固定装置为铝合金直角支架；所述金属框外箱体采用铝合金、不锈钢板、碳钢板、塑料或玻璃钢材料。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述透明玻璃盖板为由两块平板玻璃构成的真空玻璃盖板，两块平板玻璃的四周密封有玻璃胶，玻璃内表面涂有低辐射膜。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述保温材料为酚醛泡沫。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能热管集热蓄热地板辐射供暖***，其特征在于，所述地下散热联箱采用玻璃钢，箱体呈长方体形，箱体的四周设有与热管直径大小相同的孔；所述导热介质为导热油，所述相变材料采用装满石蜡的微胶囊。
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