[发明专利]建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光热技术领域，涉及一种用于建筑阳台墙壁镶挂的分离结构的太阳能集热设备。

背景技术

直插式玻璃真空集热管组成的太阳能设备以热水器为代表，因其影响建筑美观、容易结垢、存水冻堵等固有弊病，应用存在很大局限；现在出现的分体型建筑一体化太阳热水器，其集热器形态扁平方正、可以与建筑美观结合，蓄热器水箱可以与集热器分离置于室内非常易于保温也延长寿命，克服了直插式真空管热水器的主要缺陷；这种分体型太阳热水器的代表结构是在真空管内套装翅片U型管，多组翅片U型管的进口和出口分别并联在回液联集管和出液联集管上，并用循环回液管和循环出液管与置于蓄热器水箱中的液相换热器连接，系统内充满抗冻的导热液体并串联循环泵，靠循环的导热液体将真空管内的热能传递到水箱中，真空管等部件固定在框架上构成平板外形的集热器；尽管这种热水装置有其明显的应用优点，但是当前的技术仍然存在不少缺陷：1、靠导热液体的显热传递能量，温差较大、热效率偏低；2、液体循环阻力较大、循环流量较多，消耗电能也较多，而且必须依赖电力才能很好地工作；3、能量密度低，部件尺寸大，成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种与建筑完美结合的、高效率传热的、不依赖电力可自动工作的、高能量输出的、成本适中的太阳能集热应用设备。

为实现上述目的，本建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置，由固定在框架上的多支玻璃真空集热管和套装其内的翅片U型管组成的集热器、循环回液管、蓄热器以及汽液分离器、液位调节器、循环蒸汽管、间壁式冷凝器等构成；间壁式冷凝器与蓄热器导热连接，汽液分离器由主分离器和与其进口连通的水平蒸汽联集管以及与联集管连接的多组预分离器组成，预分离器内有针管和阻尼翅，汽液分离器的汽相出口通过循环蒸汽管与冷凝器的进汽口连接，其液相出口与回液联集管连通，其预分离器的下端口分别与各翅片U型管的出口连接；液位调节器是设有充液口和液位计的容器，其进液口通过循环回液管与冷凝器的低位出液口连接，其出液口与回液联集管连接，液位调节器内的液面须调节到低于预分离器上端且高于回液联集管；水平的回液联集管分别与各翅片U型管的进液口连接；系统内由充液口充入适当沸点的液态工作介质并形成真空，系统的汽相部位连接压力安全阀和排汽阀，裸露部件保温绝热。

为了提高集热板的综合效果并防止灰尘，可以在玻璃真空排管的前面设一透光装饰罩，集热器的后侧可设反射板，集热器的挂架可采用可调倾角铰链；液位调节器可以采用机械式浮球调节阀或电磁阀控制液面，也可采用定容定截面积控制方法；蓄热器可以采用多种形式，组成相应的太阳能系统；为了保证在冷凝器不高于集热器的情况下或回液管道特长的情况下系统能很好的工作，循环回液管上可以串联微型增压泵；为了制造和安装的方便，循环管道的连接可以采用螺纹或法兰活动连接。

采用上述结构的集热设备按如下原理工作，玻璃真空管的内管镀膜吸收太阳光并逐渐升温，热量通过翅片U型管被其内部的液态介质吸收并沸腾，汽泡夹带液体沿U型管上升至顶端的预分离器后汽泡破裂，蒸汽继续向上游的主分离器流动，而液体沿管流回，蒸汽在主分离器中被再次分离后，沿循环蒸汽管流向冷凝器，通过与蓄热器中冷媒热量交换，蒸汽放出潜热被冷凝成液体，靠重力或泵动力沿循环回液管流回到液位调节器，根据液位自动调整后流入回液联集管分配到各U型管的进口，靠热虹吸作用完成循环，主分离器内再次分离出的液态介质也通过其下部的液相出口回流到回液联集管和U型管内。由于系统是靠介质的潜热传递热量，恒温性能好、温差小、能量密度大、传热效率高；由于多数安装情况是冷凝器高于集热器，因此回流液态介质可以利用液相与汽相悬殊的密度差自动回流而无须循环泵，即使在相反工位情况需要循环泵增压，因其流量极小，消耗电能也极其微小，仅是液体循环的百分之几；由于循环的液体流量小、汽体流速快、冷凝换热系数大，使系统的管道、换热器等零件可以小型化，节省材料和成本；系统可以选择不同的介质实现不同工作温区，便于太阳能开水、空调等不同系统的应用，而且介质可以更新、补充，比较方便；系统采用分体组合结构，可灵活适应不同的安装条件。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明方案作进一步详细的说明。

图1是建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置的第一种实施方式的剖视图。

图2是建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置的第二种实施方式的剖视图。

图3是建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置的第三种实施方式的剖视图。

图4是建筑平板型分体太阳能蒸汽集热装置高层建筑集中热水系统的剖视图。