專利名稱：利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在極寒、無電地區(qū)無需外在動力的自然循環(huán)供暖裝置，具體涉及一種利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，可以適用于在寒冷地區(qū)和無電地區(qū)向建筑物的室內(nèi)空間供暖。
背景技術(shù)：
太陽能利用的基本方式可以分為光-熱利用、光-電利用、光-化學利用、光-生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光-熱轉(zhuǎn)換的技術(shù)最成熟，產(chǎn)品也最多，成本相對較低。如:太陽能熱水器、開水器、干燥器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能海水淡化裝置以及太陽能采暖和制冷器等。其中，光-熱利用是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前，使用最多的太陽能收集裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等三種?，F(xiàn)有太陽能供暖技術(shù)主要使用水做循環(huán)介質(zhì)，在寒冷地區(qū)易受凍，且需要使用耗電的循環(huán)泵，導致太陽能供暖在寒冷地區(qū)以及無電地區(qū)的應用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，將太陽能光熱聚集并有效轉(zhuǎn)移到建筑物的室內(nèi)空間，為室內(nèi)環(huán)境供暖，其結(jié)構(gòu)設計簡單，熱效率高，可以在寒冷地區(qū)以及無電地區(qū)使用。本實用新型的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，包括:位于室外的多根相互平行的玻璃集熱管、室外管道、室內(nèi)散熱管道、以及連接并連通室外管道與室內(nèi)散熱管道的連接管道。其中，還包括多根金屬支管，這些金屬支管分別插入所述玻璃集熱管的管腔內(nèi)，并且各金屬支管均與室外管道垂直且連通，每根玻璃集熱管的管口與相應金屬支管的外壁形成封閉；室內(nèi)散熱管道的位置比室外管道高；在由金屬支管、室外管道、連接管道和室內(nèi)散熱管道所形成的相通的密閉管道空間內(nèi)填充有適量的循環(huán)介質(zhì)。所述玻璃集熱管是太陽能真空玻璃集熱管，它們是上端敞口的U形管。所述密閉管道空間被抽真空后注入所述循環(huán)介質(zhì)R134a或者水。在成對的玻璃集熱管內(nèi)壁與金屬支管外壁之間的空間內(nèi)放入填充物鋁箔或者石英砂。在室外管道的外端還連接有調(diào)節(jié)管道，室外管道與調(diào)節(jié)管道之間設置有截止閥，在調(diào)節(jié)管道上設有充注閥。而且，在室外管道和調(diào)節(jié)管道上包裹有保溫材料。所述室外管道、連接管道、室內(nèi)散熱管道以及調(diào)節(jié)管道采用金屬管道，具體是無縫鋼管、鋁管或者銅管。所述金屬支管是鋼管、鋁管或者銅管。所述玻璃集熱管的管口設置密封蓋。所述室外管道、連接管道、室內(nèi)散熱管道以及調(diào)節(jié)管道、截止閥、充注閥的耐壓要求超過4MPa。這樣，太陽能真空玻璃集熱管集熱后，受熱的金屬支管內(nèi)的部分R134a或水吸熱蒸發(fā)汽化，汽化后的R134a或水沿著室外管道和連接管道，進入室內(nèi)散熱管道，室內(nèi)散熱管道內(nèi)的部分R134a或水與室內(nèi)散熱管道及室內(nèi)介質(zhì)交換熱后冷凝，冷凝后的液態(tài)R134a或水在重力作用下沿室內(nèi)散熱管道、連接管道和室外管道回流到金屬支管，如此循環(huán)往復將集熱管積聚的太陽能熱能轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，將室內(nèi)空間加熱，實現(xiàn)取暖的功能。可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有有益的技術(shù)效果，具體體現(xiàn)在以下方面:1.金屬管道互連形成密閉管道空間，抽真空后注入循環(huán)介質(zhì)R134a或水后，循環(huán)介質(zhì)傳熱速度極快。這種互連結(jié)構(gòu)，克服了目前太陽能集熱管與循環(huán)介質(zhì)換熱形成熱損失的缺陷，極大地提高了熱效率；2.循環(huán)介質(zhì)R134a或水的潛熱大，熱量轉(zhuǎn)移得多而且快；3.設置截止閥和調(diào)節(jié)充注量的調(diào)節(jié)管道，可以隨時調(diào)節(jié)液態(tài)R134a或水的充注量，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)散熱管道的溫度，以便根據(jù)室內(nèi)散熱管道的布局和室外環(huán)境溫度的情況達到舒適的室內(nèi)環(huán)境溫度；4.結(jié)構(gòu)設計簡單，無運行費用。

圖1是本實用新型利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1_玻璃集熱管，2-金屬支管，3-室外管道，4-連接管道，5-室內(nèi)散熱管道，6-截止閥，7-充注閥，8-調(diào)節(jié)管道，9-密封蓋，10-填充物，11-保溫材料。
具體實施方式
下文將結(jié)合附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。如圖1所示，本實用新型的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置包括:位于室外的多根玻璃集熱管1、多根金屬支管2、連通各金屬支管2的室外管道3、室內(nèi)散熱管道5、以及連接并連通室外管道3與室內(nèi)散熱管道5的連接管道4。其中，玻璃集熱管I具體是太陽能真空玻璃集熱管，它們是上端敞口的U形管，相互平行；多根金屬支管2分別插入這些玻璃集熱管I的管腔內(nèi)，并且各金屬支管2均與室外管道3垂直并且連通，每根玻璃集熱管I的管口與相應金屬支管2的外壁形成封閉；室內(nèi)散熱管道5與室外管道3之間具有高度差，即室內(nèi)散熱管道5的位置比室外管道3的位置高；在由金屬支管2、室外管道3、連接管道4和室內(nèi)散熱管道5所形成的相通的密閉管道空間內(nèi)填充有適量的循環(huán)介質(zhì)。所述循環(huán)介質(zhì)可以是R134a或者水。其中，R134a是一種中低溫環(huán)保無公害制冷劑——四氟乙烷(C2H2F4)，其基本性質(zhì)為:標準沸點-26.1°C，臨界溫度10rC，臨界壓力
4.059MPa，沸點汽化潛熱219.8kJ/kg。R134a安全性好、無色、無味、不燃燒、不爆炸、基本無毒性、化學性質(zhì)穩(wěn)定，屬于HFC類制冷劑，對臭氧層沒有破壞作用，但有一定的溫室效應。在最低氣溫低于等于0°C的寒冷地區(qū)，循環(huán)介質(zhì)采用R134a，以適于寒冷甚至極寒地區(qū)使用。當最低氣溫大于0°c時，循環(huán)介質(zhì)采用水，以降低系統(tǒng)的運行成本。所述密閉管道空間必須抽真空后才能注入R134a或水，以提高太陽能真空玻璃管集熱、將熱量轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的速度。[0027]如上，室內(nèi)散熱管道5與室外管道3之間具有高度差，這樣可以加快冷凝后的液態(tài)R134a或水回流到金屬支管2內(nèi)。而且，室內(nèi)散熱管道的結(jié)構(gòu)根據(jù)室內(nèi)空間布局確定。在成對的玻璃集熱管I內(nèi)壁與金屬支管2外壁之間的空間內(nèi)放入填充物，可以是鋁箔或者石英砂，作為傳熱介質(zhì)，以加快熱的傳遞速度或降低傳熱速度的波動。當然，該空間內(nèi)也可以不放入填充物。如圖1所示，在室外管道3的外端還連接有調(diào)節(jié)管道8，在室外管道3與調(diào)節(jié)管道8之間設置有截止閥6，用于調(diào)節(jié)循環(huán)介質(zhì)液態(tài)Rl34a或水的充注量，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)散熱管道5的溫度。工作時，截止閥6處于常閉狀態(tài)。如圖1所示，在調(diào)節(jié)管道8上還設有充注閥7，用于充注循環(huán)介質(zhì)。而且，在室外管道3和調(diào)節(jié)管道8上包裹有保溫材料11，以減少熱損失。室外管道3、連接管道4、室內(nèi)散熱管道5以及調(diào)節(jié)管道8都采用金屬管道，具體是無縫鋼管、鋁管或銅管。所述金屬支管2可以是鋼管、鋁管或銅管。如圖1所示，在玻璃集熱管I的管口與金屬支管2的外壁之間形成封閉，是在玻璃集熱管的管口設置密封蓋9，以阻止集熱管管腔內(nèi)的空氣與外界空氣形成對流。所述室外管道3、連接管道4、室內(nèi)散熱管道5以及調(diào)節(jié)管道8這些金屬管道、截止閥6、充注閥7的耐壓要求超過4MPa。下面以一組5根1.8米長的太陽能真空玻璃集熱管、室內(nèi)散熱管道長3.2米、密閉管道空間抽真空后注入R134a、室外金屬管道用保溫材料包裹等條件為例，對本實用新型的工作原理進行示例性說明。5根太陽能真空玻璃集熱管I集熱后，內(nèi)層玻璃管管壁溫度升高，內(nèi)層玻璃管管壁的熱量通過輻射以及通過管腔內(nèi)空氣的對流將熱量傳遞到5根插入玻璃集熱管管腔內(nèi)的金屬支管2，金屬支管2以傳導、輻射的方式將熱傳遞給金屬支管2內(nèi)的R134a，同時R134a也接收內(nèi)層玻璃管的輻射熱，部分R134a吸熱蒸發(fā)汽化，汽化后的R134a沿著室外管道3和連接管道4，進入室內(nèi)散熱管道5，室內(nèi)散熱管道5內(nèi)的部分R134a與室內(nèi)散熱管道5及室內(nèi)環(huán)境交換熱后冷凝，冷凝后的液態(tài)R134a在重力作用下沿著室內(nèi)散熱管道5—連接管道4 —室外管道3回流到金屬支管2。如此循環(huán)往復，將玻璃集熱管I積聚的太陽能熱能轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，將室內(nèi)空間加熱，實現(xiàn)取暖的功能。室內(nèi)散熱管道采用地暖形式供暖時，管道溫度通過截止閥6和充注閥7調(diào)節(jié)R134a的充注量，可以將室內(nèi)散熱管道的溫度調(diào)節(jié)到30-40°C之間，滿足地板輻射的溫度要求。而采用室內(nèi)散熱管道直接供暖時，溫度可以達到60-70 V。以上僅是舉例說明本實用新型的工作過程。室內(nèi)金屬管道的具體幾何結(jié)構(gòu)、室外太陽能玻璃集熱管的具體數(shù)量、室外管道的具體幾何結(jié)構(gòu)以及具體安裝形式，均可根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)、地理位置、氣象條件及其周圍環(huán)境的情況而定。雖然已經(jīng)對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了詳細的描述和說明，但是本實用新型并不局限于此。應當知道，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本實用新型的精神和原理的條件下進行多種修改和變化，而不脫離其由權(quán)利要求書所限定的本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，包括:位于室外的多根相互平行的玻璃集熱管(1)、室外管道(3)、室內(nèi)散熱管道(5)、以及連接并連通所述室外管道(3)與所述室內(nèi)散熱管道(5)的連接管道(4)，其特征在于:還包括多根金屬支管(2)，這些金屬支管(2)分別插入所述玻璃集熱管(1)的管腔內(nèi)，并且各金屬支管(2)均與所述室外管道(3)垂直且連通，每根玻璃集熱管(1)的管口與相應金屬支管(2)的外壁形成封閉；所述室內(nèi)散熱管道(5)的位置比所述室外管道(3)高；在由所述金屬支管(2)、所述室外管道(3)、所述連接管道(4)和所述室內(nèi)散熱管道(5)所形成的相通的密閉管道空間內(nèi)填充有適量的循環(huán)介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述玻璃集熱管(1)為太陽能真空玻璃集熱管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述密閉管道空間被抽真空后注入所述循環(huán)介質(zhì)，所述循環(huán)介質(zhì)為R134a或者水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:在成對的所述玻璃集熱管(1)內(nèi)壁與所述金屬支管(2)外壁之間的空間內(nèi)放入填充物，所述填充物為鋁箔或者石英砂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述室外管道(3)的外端還連接有調(diào)節(jié)管道(8)，所述室外管道(3)與所述調(diào)節(jié)管道(8)之間設置有截止閥￠)，在所述調(diào)節(jié)管道(8)上設有充注閥(7)，在所述室外管道(3)和調(diào)節(jié)管道(8)上包裹有保溫材料(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述室夕卜管道(3)、連接管道(4)、室內(nèi)散熱管道(5)以及所述調(diào)節(jié)管道⑶采用無縫鋼管、鋁管或銅管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4或6任一項所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述金屬支管(2)為鋼管、鋁管或者銅管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述玻璃集熱管(1)的管口設置密封蓋(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，其特征在于:所述室外管道(3)、所述連接管道(4)、所述室內(nèi)散熱管道(5)以及所述調(diào)節(jié)管道(8)、所述截止閥(6)、所述充注閥(7)的耐壓要求超過4MPa。
專利摘要一種利用太陽能光熱供暖的自然循環(huán)裝置，包括位于室外的多根相互平行的太陽能真空玻璃集熱管(1)、多根金屬支管(2)、室外管道(3)、室內(nèi)散熱管道(5)以及連接室外管道(3)與室內(nèi)散熱管道(5)的連接管道(4)，其中，金屬支管(2)分別插入玻璃集熱管(1)的管腔內(nèi)，各金屬支管(2)均與室外管道(3)連通，每根玻璃集熱管(1)的管口與相應金屬支管(2)外壁形成封閉；室內(nèi)散熱管道(5)與室外管道(3)之間具有高度差；在由金屬支管(2)、室外管道(3)、連接管道(4)和室內(nèi)散熱管道(5)所形成的相通的密閉管道空間內(nèi)填充有適量的循環(huán)介質(zhì)R134a或水。其適用于在寒冷地區(qū)和無電地區(qū)向建筑物的室內(nèi)空間供暖，自然循環(huán)，無需外在動力，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且熱效率高。
文檔編號F24D3/00GK203036734SQ201320051189
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者吳志勇 申請人:吳志勇