專利名稱：太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采暖技術(shù)，特別是一種高效低成本的利用太陽能對室內(nèi)采暖的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前高效太陽能采暖一般是一種主動(dòng)采暖技術(shù)，需要以下過程才能實(shí)現(xiàn):1)太陽能的光熱轉(zhuǎn)換過程，一般采用高效選擇性吸熱涂層或吸熱膜，且反射率低；2)熱能的吸收與儲(chǔ)存，一般需要熱媒介與蓄熱容器，且需要與外界高效隔熱；3)熱能向室內(nèi)的輸運(yùn)，一般需要循環(huán)泵及換熱器并通過熱媒介實(shí)現(xiàn)熱傳輸；4)熱能在室內(nèi)的擴(kuò)散，一般通過自然對流或者風(fēng)扇強(qiáng)制換熱的方式實(shí)現(xiàn)采暖功能。但高效主動(dòng)太陽能采暖一般會(huì)成本較高，很難在太陽能采暖需求極大的廣大農(nóng)村采用。因此，相對低成本的被動(dòng)太陽能房技術(shù)成為農(nóng)村采暖的主要方式。目前被動(dòng)太陽能房主要有以下類型:1)直接受益式太陽房:太陽光穿過透明材料后直接進(jìn)入室內(nèi)采暖的方式；2)集熱蓄熱墻式太陽房:集熱蓄熱墻可為具有上下風(fēng)口的實(shí)體墻、水墻或具有門、窗的實(shí)體墻的外部裝上如玻璃板之類的透明材料作為罩蓋的方式。集熱蓄熱墻和罩蓋之間有夾層。太陽光穿過透明材料后，投射在集熱蓄熱墻的吸熱面上，加熱玻璃板和墻體之間形成的夾層中的空氣與墻體，再通過空氣的對流和墻體的傳導(dǎo)、輻射向室內(nèi)傳遞熱量采暖；3)附加陽光間式太陽房:在房屋的向陽面附加一個(gè)玻璃溫室的方式，當(dāng)然如果玻璃溫室與房屋交界處為具有門窗的實(shí)體墻則可歸為前面的集熱蓄熱墻式太陽房；4)由上述兩種或更多種基本類型組合而成的組合式太陽房。其中，直接受益式太陽房是最簡單也是最常用的一種，它是利用南窗直接接受太陽能輻射。通常將房屋朝南的窗戶擴(kuò)大，或者做成落地式大玻璃窗。在冬季，太陽光通過大玻璃窗直接照射到室內(nèi)的地面、墻壁和家具上，大部分太陽輻射能被其吸收并轉(zhuǎn)換成熱量，從而使它們的溫度升高；少部分太陽輻射能被反射到室內(nèi)的其他表面，再次進(jìn)行太陽輻射能的吸收、反射過程。溫度升高后的地面、墻壁和家具，一部分熱量以對流和輻射的方式加熱室內(nèi)的空氣，以達(dá)到采暖的目的；另一部分熱量則儲(chǔ)存在地板和墻體內(nèi)，到夜間再逐漸釋放出來，使室內(nèi)繼續(xù)保持一定的溫度。但直接受益式太陽房有其固有缺點(diǎn):首先，大窗戶必然造成其散熱損失增大，尤其在晚上或沒有太陽能時(shí)造成額外的熱損失；其次，窗戶圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其他部分的保溫性能一定要有相應(yīng)的提高，否則，就會(huì)引起室溫日波動(dòng)大，舒適性差，輔助能耗增多等一系列問題；此外，由于窗戶開口面積大，光照強(qiáng)烈，容易引起眩光，并且在夏季時(shí)必須做遮陽處理。集熱蓄熱墻式太陽房是間接式太陽能采暖系統(tǒng)，陽光首先照射到玻璃外罩內(nèi)的深色儲(chǔ)熱墻體上，然后向室內(nèi)供熱。具有集熱蓄熱墻的附加陽光間是集熱蓄熱墻式太陽房的一種發(fā)展，將玻璃與墻體之間的空氣夾層加寬，形成一個(gè)可以使用的空間——附加陽光間，從某種意義上說，附加陽光間被動(dòng)式太陽房是直接受益式(南向的溫室)和集熱蓄熱墻式(后面帶集熱蓄熱墻的房間)的組合形式。該集熱蓄熱墻將附加陽光間與房屋主體隔開，墻上一般開設(shè)有門、窗或通風(fēng)口。組合式太陽房是不同采暖方式的結(jié)合使用，可以形成互為補(bǔ)充、更加有效的被動(dòng)式太陽房。這幾種被動(dòng)太陽能房由于其固有的太陽能低吸收率、高發(fā)射率以及隔熱效果低(散熱損失高)等缺點(diǎn)，雖然能部分利用太陽能，但單位面積的太陽能平均利用效率極低(不高于10%)，必須依賴建筑整體南墻大面積優(yōu)勢，因此成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有的主動(dòng)采暖技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜且成本高而被動(dòng)太陽能房技術(shù)存在效率低的問題，提供一種太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，能夠利用太陽能高效低成本地實(shí)現(xiàn)對建筑物供暖。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發(fā)段位于真空玻璃管的腔內(nèi)，所述熱管的冷凝段位于室內(nèi)，所述熱管的蒸發(fā)段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內(nèi)空氣換熱。當(dāng)所述熱管的蒸發(fā)段間接吸收太陽能熱時(shí)，所述真空玻璃管具有選擇性吸熱涂層，所述熱管的蒸發(fā)段設(shè)置有導(dǎo)熱翅片，所述導(dǎo)熱翅片接觸真空玻璃管的內(nèi)壁以傳導(dǎo)真空玻璃管吸收的太陽能熱。
當(dāng)所述熱管的蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱時(shí)，所述真空玻璃管為透光的真空玻璃管，位于真空玻璃管的腔內(nèi)的熱管蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱。所述熱管為金屬材料經(jīng)焊接或擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)及以上并排排列的通孔陣列的平板結(jié)構(gòu)，所述通孔的等效直徑為1_-5_，所述通孔內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)并且熱管兩端密封封裝。所述真空玻璃管沿一定傾角設(shè)置在室外墻體外側(cè)或屋頂上。所述真空玻璃管的傾角設(shè)置在當(dāng)?shù)鼐暥燃訙p10度之間。所述真空玻璃管沿豎直方向壁掛在室外墻體外側(cè)。所述熱管的冷凝段及散熱器直接暴露在室內(nèi)，通過空氣自然對流散熱；所述散熱器的表面積介于S2與SI之間,所述SI為散熱器的最大表面積,所述S2為散熱器的最小表面積，
細(xì)驗(yàn)大M娜渡續(xù)頓備錄嗔空顏-略戶斤沐 Λ1 =-，
散熱器相對于空氣的溫升*自然對流換熱系數(shù)—太陽能最大照射強(qiáng)度*真空玻璃管長度*真空玻璃管內(nèi)徑所 z—最大容許溫升*自然對流換熱系數(shù)0所述熱管的冷凝段及散熱器位于與室內(nèi)相通的風(fēng)道內(nèi)；和/或所述散熱器為散熱肋片。包括兩組或兩組以上的真空玻璃管，各組真空玻璃管均對應(yīng)有熱管和散熱器；和/或所述真空玻璃管上設(shè)置有可拆卸的遮陽裝置，所述遮陽裝置在非采暖季節(jié)防止向室內(nèi)傳熱及過熱。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下:本實(shí)用新型涉及的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，包括位于室外的真空玻璃管，還包括熱管，熱管的蒸發(fā)段位于真空玻璃管的腔內(nèi)，冷凝段設(shè)置于室內(nèi)，熱管的冷凝段設(shè)置有散熱器，本實(shí)用新型通過在真空玻璃管中設(shè)置熱管，在熱管的蒸發(fā)段直接或間接吸收太陽能熱后利用真空玻璃管的高隔熱保溫特性以及熱管自身的高效的換熱及熱輸運(yùn)的特點(diǎn)，使得在熱管吸熱后，其蒸發(fā)段的液體迅速蒸發(fā)，并在熱管的另一端，即在位于室內(nèi)的熱管的冷凝段冷卻凝結(jié)放熱，可以大幅提高太陽能的吸收效率并提高熱量的傳遞效率，在散熱器的作用下將吸收的太陽能釋放到室內(nèi)，達(dá)到室內(nèi)采暖的效果。本實(shí)用新型的采暖系統(tǒng)無需擴(kuò)大玻璃窗或增設(shè)額外的保溫墻等去改變房間的建筑結(jié)構(gòu)，因無需集熱與蓄熱用液體介質(zhì)，具有全干式，簡單、高效、防凍，安全可靠，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。采用具有選擇性吸熱涂層的真空玻璃管，利用真空玻璃管的選擇性吸熱涂層的高吸收、低發(fā)射率及高隔熱保溫特性，并將其將充分吸收的太陽能熱通過導(dǎo)熱翅片傳輸至熱管的蒸發(fā)段，實(shí)現(xiàn)熱管的蒸發(fā)段的間接吸收太陽能熱，再配合熱管的高效換熱效率，最終更快達(dá)到室內(nèi)采暖的效果。采用透光的真空玻璃管，使得該結(jié)構(gòu)無需在真空玻璃管的腔內(nèi)與熱管之間設(shè)置導(dǎo)熱翅片，位于透光的真空玻璃管的腔內(nèi)的熱管蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱，結(jié)構(gòu)簡單，提高了太陽能吸熱效率和熱量的傳遞效率。熱管可以是金屬部件經(jīng)焊接或擠壓或沖壓而成的通孔陣列平板結(jié)構(gòu)，通孔中灌裝液體工質(zhì)形成微熱管，自然形成熱管效應(yīng)，整體構(gòu)成平板熱管，該結(jié)構(gòu)的平板熱管制作工藝簡單，具有熱管傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)蒸發(fā)段具有比較大的太陽能吸熱面，能夠進(jìn)一步提高吸收太陽能的效率和傳熱效率。設(shè)置通孔的等效直徑為1_-5_，即設(shè)置了單根微熱管的等效直徑的范圍。單根微熱管的等效直徑不得低于1mm，使得單根微熱管的熱傳輸能力不得低于1W，從而使每個(gè)真空玻璃管內(nèi)的微熱管陣列的總體熱輸運(yùn)極限要高于吸收太陽能的能力。同時(shí)，單根微熱管的等效直徑不得高于5_，使得單根微熱管的內(nèi)部承壓能力要高于20大氣壓。將真空玻璃管沿一定傾角斜靠在室外墻體外側(cè)，優(yōu)選沿當(dāng)?shù)鼐暥确较蚣訙p10度之間設(shè)置，該設(shè)置可以使太陽光直射入真空玻璃管及熱管，熱管的吸熱也達(dá)到最佳狀態(tài)，此夕卜，熱管中的液體工質(zhì)也能夠在重力的作用下從冷凝段回流到蒸發(fā)段，促進(jìn)了液體工質(zhì)的流動(dòng)，也有助于增強(qiáng)傳熱能力。

圖1為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第二種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第三種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第四種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第五種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第六種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實(shí)用新型太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第七種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號列示如下:I 一真空玻璃管；2 —熱管；3 —散熱肋片；4 一風(fēng)道；5 —墻體；6 —導(dǎo)熱翅片；7 —保溫材料；8 —蒸發(fā)段；9 —冷凝段；10 —微熱管陣列截面結(jié)構(gòu)；11 —風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
[0035]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。本實(shí)用新型涉及一種太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，包括熱管和真空玻璃管，該真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發(fā)段位于真空玻璃管的中間管腔內(nèi)，所述熱管的冷凝段設(shè)置于室內(nèi)，并且在熱管的冷凝段設(shè)置有散熱器，熱管的蒸發(fā)段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內(nèi)空氣換熱。圖1為太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)的第一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，真空玻璃管I位于室夕卜，熱管2的蒸發(fā)段位于真空玻璃管I的中間管腔內(nèi)，故該蒸發(fā)段位于室外(如圖所示墻體5的左側(cè)為室外)，冷凝段設(shè)置于室內(nèi)(如圖所示墻體5的右側(cè)為室內(nèi))，熱管2的冷凝段上設(shè)置有散熱肋片3。該實(shí)施例中的真空玻璃管I為透光的真空玻璃管(或者稱為透光管)，位于真空玻璃管I的腔內(nèi)的熱管2的蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱。這種將熱管2連接于室內(nèi)外的方式可定義為一體式太陽能空氣集熱米暖系統(tǒng)。真空玻璃管I可優(yōu)選為一端密封，另一端開口，熱管2的蒸發(fā)段從真空玻璃管I的開口端伸入真空玻璃管I的中間管腔內(nèi)，真空玻璃管I的開口端與熱管2之間的縫隙可以通過保溫材料填充。熱管2優(yōu)選為平板熱管，具體可以是金屬材料經(jīng)焊接或者擠壓或者沖壓成型的具有兩個(gè)及以上并排排列的通孔陣列的平板結(jié)構(gòu)，并設(shè)置通孔的等效直徑為1_-5_，通孔內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)并且平板熱管兩端密封封裝以形成為熱管，自然形成熱管效應(yīng)。熱管2內(nèi)部可以是整個(gè)熱管，也可以是各通孔密封后形成的多跟微熱管陣列，單根微熱管的等效直徑不得低于1mm，使得單根微熱管的熱傳輸能力不得低于1W，從而使每個(gè)真空玻璃管內(nèi)的熱管2 (微熱管陣列)的總體熱輸運(yùn)極限要高于吸收太陽能的能力。同時(shí)，單根微熱管的等效直徑不得高于5_，使得單根微熱管的內(nèi)部承壓能力要高于20大氣壓。最佳優(yōu)選的單根微熱管等效直徑為1.5-3mm,即通孔的等效直徑優(yōu)選為1.5_3_。平板熱管的通孔內(nèi)還可以設(shè)置起強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片或者微槽，充分利用了熱管高效換熱的特性，設(shè)置微翅片或者微槽能夠進(jìn)一步增強(qiáng)管內(nèi)液體工質(zhì)的換熱能力，并且微翅片與孔內(nèi)壁之間具有毛細(xì)力，微翅片與微翅片之間如果距離合適也會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)力，毛細(xì)力的形成促進(jìn)了工質(zhì)的流動(dòng)，也有助于增強(qiáng)傳熱能力。為使得熱管的冷凝段設(shè)置的散熱器更好散熱，同時(shí)又要保證加熱空氣時(shí)溫升不能過低，設(shè)置該散熱器的表面積S不能過大，也不能過小，設(shè)S的最大值為S1，最小值為S2，則S應(yīng)介于S2與SI之間。S1的表達(dá)式為:
權(quán)利要求1.一種太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發(fā)段位于真空玻璃管的腔內(nèi)，所述熱管的冷凝段位于室內(nèi)，所述熱管的蒸發(fā)段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內(nèi)空氣換熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述熱管的蒸發(fā)段間接吸收太陽能熱時(shí)，所述真空玻璃管具有選擇性吸熱涂層，所述熱管的蒸發(fā)段設(shè)置有導(dǎo)熱翅片，所述導(dǎo)熱翅片接觸真空玻璃管的內(nèi)壁以傳導(dǎo)真空玻璃管吸收的太陽能熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述熱管的蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱時(shí)，所述真空玻璃管為透光的真空玻璃管，位于真空玻璃管的腔內(nèi)的熱管蒸發(fā)段直接吸收太陽能熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管為金屬材料經(jīng)焊接或擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)及以上并排排列的通孔陣列的平板結(jié)構(gòu)，所述通孔的等效直徑為1_-5_，所述通孔內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)并且熱管兩端密封封裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述真空玻璃管沿一定傾角設(shè)置在室外墻體外側(cè)或屋頂上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述真空玻璃管的傾角設(shè)置在當(dāng)?shù)鼐暥燃訙p10度之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述真空玻璃管沿豎直方向壁掛在室外墻體外側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要 求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管的冷凝段及散熱器直接暴露在室內(nèi)，通過空氣自然對流散熱；所述散熱器的表面積介于S2與SI之間，所述SI為散熱器的最大表面積，所述S2為散熱器的最,^ ^ei —太陽能最大照射強(qiáng)度*真空玻璃管長度*真空玻璃管內(nèi)徑^ ^小表面私，所述 > - 散熱器相對于空氣的溫升*自然對流換熱系數(shù) ，所述52_太陽能最大照射強(qiáng)度*真空玻璃管長度*真空玻璃管內(nèi)徑 一最大容許溫升*自然對流換熱系數(shù)°
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管的冷凝段及散熱器位于與室內(nèi)相通的風(fēng)道內(nèi)；和/或所述散熱器為散熱肋片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，其特征在于，包括兩組或兩組以上的真空玻璃管，各組真空玻璃管均對應(yīng)有熱管和散熱器；和/或所述真空玻璃管上設(shè)置有可 拆卸的遮陽裝置，所述遮陽裝置在非采暖季節(jié)防止向室內(nèi)傳熱及過熱。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能空氣集熱采暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發(fā)段位于真空玻璃管的腔內(nèi)，熱管的冷凝段位于室內(nèi)，所述熱管的蒸發(fā)段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內(nèi)空氣換熱。該系統(tǒng)可以大幅提高太陽能的吸收效率以及熱量的傳遞效率，能夠使室內(nèi)恒定采暖并且舒適性強(qiáng)，還具有安全可靠，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F24J2/32GK203036757SQ201220685079
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者趙耀華, 趙文仲, 朱濱, 全貞花, 刁彥華 申請人:趙耀華, 趙文仲