一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，包括室外平板太陽能集熱器、固定裝置和室內(nèi)地板輻射散熱裝置，室外太陽能平板集熱器包括帶翅片的熱管組、集熱板、蜂窩夾層、金屬框外箱體、透明玻璃蓋板和保溫材料，熱管組、集熱板和蜂窩夾層設(shè)置在金屬框外箱體內(nèi)，透明玻璃蓋板位于金屬框外箱體的上部，保溫材料填充在金屬框外箱體的內(nèi)側(cè)壁；室內(nèi)地板輻射散熱裝置包括地下散熱聯(lián)箱和室內(nèi)熱管組，室內(nèi)熱管組與地下散熱聯(lián)箱連接，地下散熱聯(lián)箱內(nèi)填充有導(dǎo)熱介質(zhì)和相變材料；帶翅片的熱管組的蒸發(fā)段位于金屬框外箱體內(nèi)，其冷凝段位于地下散熱聯(lián)箱內(nèi)。本發(fā)明的系統(tǒng)無需任何動(dòng)力消耗，節(jié)能環(huán)保，可作為輔助供暖設(shè)備以及主要供暖設(shè)備。
【專利說明】一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，屬于太陽能利用技術(shù)。【背景技術(shù)】
[0002]重力熱管，簡(jiǎn)稱“兩相閉式熱虹吸管”，是一種高效的傳熱元件。熱管工作時(shí)，蒸發(fā)段吸熱，工作液吸收管壁的熱量使溫度升高；當(dāng)溫度高于飽和液體溫度時(shí)氣化，壓力也隨之增大；氣化產(chǎn)生的蒸汽流向壓力較低的冷凝段；在冷凝段受管外介質(zhì)的冷卻，凝結(jié)為液體，放出潛熱；凝結(jié)液在重力作用下返回蒸發(fā)段，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)移。熱管利用傳熱介質(zhì)的相變傳熱，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、熱流密度可變性和單向?qū)嵝缘葍?yōu)點(diǎn)，目前在太陽能集熱領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前廣泛使用的太陽能集熱器主要包括平板式熱管集熱器和真空管式熱管集熱器，集熱器集熱效率高低直接影響對(duì)太陽能的有效利用程度。鑒于真空管式熱管集熱器生產(chǎn)制造工藝比較復(fù)雜、技術(shù)難度比較大，而平板式熱管集熱器不但性能卓越，具有傳熱效率高，抗凍能力強(qiáng)，工作性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且生產(chǎn)制造過程較為簡(jiǎn)單，因此平板式太陽能集熱器成為應(yīng)用于太陽能集熱領(lǐng)域的理想選擇。研究表明，將蜂窩技術(shù)與熱管技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于平板式太陽能集熱器，可大大減少表面熱損失，提高集熱效率。
[0004]地板輻射采暖是以溫度不高于60°C的熱水，在埋置于地板下的盤管系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱整個(gè)地板，通過地面均勻地向室內(nèi)輻射散熱的一種供暖方式。地板輻射散熱，室溫由下而上隨著高度的增加溫度逐步下降，這種溫度曲線正好符合人的生理需求，給人以腳暖頭涼的舒適感受。同時(shí)，地板輻射供暖方式較對(duì)流供暖方式熱效率高，即使室內(nèi)設(shè)定溫度比對(duì)流式采暖方式低2?5°C，也能使人們有同樣的溫暖感覺，因此節(jié)能效益顯著。此外，與強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)熱風(fēng)供暖相比，地板輻射散熱空氣對(duì)流減弱，減少了空氣中有害病菌的蔓延，也使得水分散失減少，克服了傳統(tǒng)散熱器造成的室內(nèi)燥熱、口干舌燥等不適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)長(zhǎng)三角洲地區(qū)冬季室內(nèi)陰冷，無集中供暖，大部分建筑采用電加熱等分散式耗能設(shè)備，而這種傳統(tǒng)供熱方式存在不舒適、不衛(wèi)生、成本高等問題，本發(fā)明的目的在于提出一種太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，利用太陽能，結(jié)合熱管高效導(dǎo)熱、集熱和蓄熱的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)建筑零能耗供暖，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、降低能耗的效果。
[0006]本發(fā)明的技方案為:
[0007]—種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，包括室外平板太陽能集熱器、固定裝置和室內(nèi)地板輻射散熱裝置，室外太陽能平板集熱器通過固定裝置固定在墻體外，其包括帶翅片的熱管組、集熱板、蜂窩夾層、金屬框外箱體、透明玻璃蓋板和保溫材料，所述帶翅片的熱管組、集熱板和蜂窩夾層設(shè)置在金屬框外箱體內(nèi)，透明玻璃蓋板位于金屬框外箱體的上部，保溫材料填充在金屬框外箱體的內(nèi)側(cè)壁；室內(nèi)地板輻射散熱裝置包括地下散熱聯(lián)箱和室內(nèi)熱管組，室內(nèi)熱管組與地下散熱聯(lián)箱連接，地下散熱聯(lián)箱內(nèi)填充有導(dǎo)熱介質(zhì)和相變材料；所述帶翅片的熱管組的蒸發(fā)段位于金屬框外箱體內(nèi)，其冷凝段位于地下散熱聯(lián)箱內(nèi)。
[0008]帶翅片熱管組蒸發(fā)段吸收熱量并在熱管冷凝段放出熱量，將室外的熱量轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，通過地下散熱聯(lián)箱收集熱管冷凝段熱量，一部分熱量分配給室內(nèi)熱管組以供使用，多余的熱量將被聯(lián)箱內(nèi)相變材料吸收儲(chǔ)存起來。
[0009]所述帶翅片的熱管組為重力熱管，其蒸發(fā)段表面涂有選擇性吸收涂層；所述室內(nèi)熱管組為重力熱管，帶有翅片，熱管與地面之間的傾斜角度為1°。
[0010]所述蜂窩夾層的結(jié)構(gòu)為矩形通道、圓形通道、三角形通道或汽泡型。
[0011]所述固定裝置為鋁合金直角支架；室外金屬框外箱體采用鋁合金、不銹鋼板、碳鋼板、塑料或玻璃鋼材料。
[0012]進(jìn)一步地,所述透明玻璃蓋板為由兩塊平板玻璃構(gòu)成的真空玻璃蓋板,兩塊平板玻璃的四周密封有玻璃膠，玻璃內(nèi)表面涂有低輻射膜。
[0013]所述保溫材料為酚醛泡沫。
[0014]所述地下散熱聯(lián)箱采用玻璃鋼，箱體呈長(zhǎng)方體形，箱體的四周設(shè)有與熱管直徑大小相同的孔，地下散熱聯(lián)箱中的導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，相變材料采用裝滿石蠟的微膠囊。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1.節(jié)能效果顯著，適用范圍廣泛。本設(shè)計(jì)的熱量來源均來自太陽能，無毒無害，清潔環(huán)保，無需外界能源驅(qū)動(dòng)。添加了選擇性涂層的熱管提高集熱溫度，使該系統(tǒng)使用范圍擴(kuò)大。
[0017]2.設(shè)備精巧易安裝，維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)所采用的平板式集熱器占用空間小，不影響美觀度；地下散熱聯(lián)箱可靠耐用，日常維護(hù)費(fèi)用低廉，安全可靠。
[0018]3.蓄熱效果顯著。采用石蠟為低溫相變材料，相變潛熱值達(dá)203KJ/Kg，可續(xù)存較多的熱量，解決了夜間房間溫度驟降，人體不舒適的問題。
[0019]4.供暖方式舒適、清潔。采用本裝置后，室內(nèi)溫度可達(dá)到22攝氏度，冬季室內(nèi)最適宜溫度一般為18攝氏度至25攝氏度；采用輻射供暖，不通過水等媒質(zhì)，衛(wèi)生條件好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和典型實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，其中I是帶翅片熱管組、2是透明真空玻璃蓋板、3是金屬框外箱體、4是固定裝置、5是地下散熱聯(lián)箱、6是室內(nèi)熱管組。
[0022]圖2是圖1的A向剖視圖。其中7是蜂窩夾層、8是集熱板、9是酚醛泡沫保溫層。
[0023]圖3是本實(shí)施例的系統(tǒng)室內(nèi)部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是圖3的B向剖視圖。其中10是導(dǎo)熱油傳熱介質(zhì)、11是石蠟微膠囊。
[0025]圖5是帶翅片的重力熱管。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖1所示，本系統(tǒng)包括帶翅片熱管組1、透明真空玻璃蓋板2、金屬框外箱體3、固定裝置4、地下散熱聯(lián)箱5以及室內(nèi)熱管組6。帶翅片熱管組1、透明真空玻璃蓋板2、金屬框外箱體3構(gòu)成平板太陽能集熱器；平板太陽能集熱器由固定裝置4固定于室外墻體上；彎成135°的帶翅片熱管組I穿過墻體與地下散熱聯(lián)箱5連接；室內(nèi)熱管組6與地下散熱聯(lián)箱5相連。
[0027]如圖2所示，室外平板太陽能集熱器具體由帶翅片的熱管組1、集熱板8、蜂窩夾層
7、酚醛泡沫保溫層9、透明真空玻璃蓋板2、金屬框外箱體3組成。帶翅片的熱管組I采用彎成135°、充液率為30%的重力熱管，充分利用熱管的單向?qū)嵝院图療嵝矢叩葍?yōu)點(diǎn)，在熱管的蒸發(fā)段涂有選擇性吸收涂層，大大提高太陽能集熱效率，冷凝段通過添加翅片強(qiáng)化散熱將熱量傳給地下散熱聯(lián)箱5。蜂窩夾層7采用圓形通道結(jié)構(gòu)，可有效減少集熱器的輻射熱損失。透明真空玻璃蓋板2利用真空隔熱的原理，同時(shí)在玻璃內(nèi)表面涂有低輻射膜，可提高集熱效率，并使保溫性能更加優(yōu)越。箱體采用鋁合金制作，并以酚醛泡沫層進(jìn)行保溫。
[0028]如圖3、4所不,室內(nèi)散熱裝置部分由地下散熱聯(lián)箱5、室內(nèi)熱管組6、導(dǎo)熱油10、石蠟微膠囊11構(gòu)成。地下散熱聯(lián)箱5接收來自室外熱管組I的熱量，通過高效導(dǎo)熱介質(zhì)一導(dǎo)熱油進(jìn)行熱量的傳導(dǎo)，同時(shí)以石蠟微膠囊11均勻摻混其中，石蠟微膠囊11通過相變蓄熱儲(chǔ)存部分熱量供夜間使用。室內(nèi)熱管組6與地下散熱聯(lián)箱5連接，從導(dǎo)熱油中吸收熱量后向室內(nèi)輻射散熱。地下散熱聯(lián)箱5的材料為防腐防銹強(qiáng)度大的玻璃鋼，箱體呈長(zhǎng)方體形，四周有與熱管直徑相同的孔，內(nèi)部裝有均勻摻混石蠟微膠囊的導(dǎo)熱油，整個(gè)箱體密封。
[0029]該實(shí)施例中，房間為非節(jié)能建筑，房間面積30m2，層高3m。其中熱管集熱功率為239ff/m2,集熱面積為1.35m2，若熱管蒸發(fā)段長(zhǎng)80 Cm，冷凝段長(zhǎng)50 cm,管外徑為42 mm,平板太陽能集熱器中設(shè)10根熱管，內(nèi)熱管組35根熱管。內(nèi)熱管組大小、數(shù)量均可根據(jù)所采用的熱管型號(hào)改變。
【權(quán)利要求】
1.一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，包括室外平板太陽能集熱器、固定裝置和室內(nèi)地板輻射散熱裝置，室外太陽能平板集熱器通過固定裝置固定在墻體外，其包括帶翅片的熱管組、集熱板、蜂窩夾層、金屬框外箱體、透明玻璃蓋板和保溫材料，所述帶翅片的熱管組、集熱板和蜂窩夾層設(shè)置在金屬框外箱體內(nèi)，透明玻璃蓋板位于金屬框外箱體的上部，保溫材料填充在金屬框外箱體的內(nèi)側(cè)壁；室內(nèi)地板輻射散熱裝置包括地下散熱聯(lián)箱和室內(nèi)熱管組，室內(nèi)熱管組與地下散熱聯(lián)箱連接，地下散熱聯(lián)箱內(nèi)填充有導(dǎo)熱介質(zhì)和相變材料；所述帶翅片的熱管組的蒸發(fā)段位于金屬框外箱體內(nèi)，其冷凝段位于地下散熱聯(lián)箱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述帶翅片的熱管組為重力熱管，其蒸發(fā)段表面涂有選擇性吸收涂層；所述室內(nèi)熱管組為帶有翅片的重力熱管，熱管與地面之間的傾斜角度為1°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述蜂窩夾層的結(jié)構(gòu)為矩形通道、圓形通道、三角形通道或汽泡型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述固定裝置為鋁合金直角支架；所述室外金屬框外箱體采用鋁合金、不銹鋼板、碳鋼板、塑料或玻璃鋼材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述透明玻璃蓋板為由兩塊平板玻璃構(gòu)成的真空玻璃蓋板，兩塊平板玻璃的四周密封有玻璃膠，玻璃內(nèi)表面涂有低輻射膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述保溫材料為酚醛泡沫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型太陽能熱管集熱蓄熱地板輻射供暖系統(tǒng)，其特征在于，所述地下散熱聯(lián)箱采用玻璃鋼，箱體呈長(zhǎng)方體形，箱體的四周設(shè)有與熱管直徑大小相同的孔；所述導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，所述相變材料采用裝滿石蠟的微膠囊。
【文檔編號(hào)】F24D15/00GK103868137SQ201410085688
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】黃婷婷, 杜娜, 陳新, 卿湛媛, 牛寶聯(lián) 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)