分体承压自然循环太阳能集热系统两个创新方案

2019-10-12 11:58:32来源: 阅读:729 评论:0
汽液循环太阳能集热系统就是在真空状态下进行沸腾对流循环的太阳能集热系统。沸腾对流循环可产生强大的循环动力,强大的循环动力有助于提升系统的集热效率,也有助于提升布局储热水箱及循环管道的灵活性。


汽液循环太阳能集热系统就是在真空状态下进行沸腾对流循环的太阳能集热系统。沸腾对流循环可产生强大的循环动力,强大的循环动力有助于提升系统的集热效率,也有助于提升布局储热水箱及循环管道的灵活性。强大的循环动力还可帮助分体承压自然循环太阳能集热系统向下传热,使得分体承压自然循环太阳能热水系统的储热水箱同强制循环太阳能热水系统的储热水箱一样灵活布局。

汽液循环太阳能集热系统与热管太阳能集热系统有相同,也有差异。相同的是:两者都是利用传热介质在真空状态下低沸点的特性,通过相变启动循环集热;两者对真空度的要求及传热介质与管材相容性的要求是一样的。差异的是:热管太阳能集热系统完全依靠相变传热,汽液循环太阳能集热系统主要利用汽化获取循环动力,依靠以液态为主的汽液混合传热;热管太阳能集热系统会因传热介质蒸汽密度影响集热效率,低温启动时效率差,汽液循环太阳能集热系统不会因传热介质蒸汽密度影响集热效率,在低温启动时就能达到最佳效率。汽液循环太阳能集热系统可帮助分体承压自然循环太阳能集热系统达到紧凑式自然循环太阳能集热系统一样的集热效率。

分体承压自然循环太阳能集热系统获得真空最便捷的方法,是在集热系统内留出供集热器传热介质回排的膨胀空间,集热器传热介质回排膨胀空间的同时排出集热系统内空气,形成真空系统。分体承压自然循环太阳能集热系统尤其是采用u型真空管的系统,也需要有防过热功能,排空集热器已经是一种常用的防过热方案。

汽液循环太阳能集热系统方案一

采用胆中胆承压水箱,在现有胆中胆分体承压自然循环太阳能集热系统的上循环管增设一个恒温阀,上下循环管分别设在换热内胆的底部两端,换热内胆的上部留有供集热器传热介质回排及沸腾的膨胀空间,换热内胆顶部的排气口设有单向阀封闭集热循环系统,工作液位高于循环管。与现有系统相比,增加了一个恒温阀,排气口的安全阀改成了单向阀,膨胀空间增大至集热器的回排量。恒温阀可采用成本更低廉的热敏机械恒温阀,热敏元件插入换热内胆感知储热水箱温度。

相比现有分体承压自然循环太阳能集热系统只增加一个恒温阀,制造成本增加很少。该集热系统具备防冻、防过热功能,真空修复功能,无传热介质流失问题,可减免维护;现有采用U型管的分体承压自然循环太阳能集热系统,尤其在要求与建筑同步安装验收时维护成本会很高。该方案综合成本要比现有系统低很多。

上循环管设在换热内胆底部,高温传热介质从换热内胆底部进入,在真空环境下换热内胆就是一根超大口径热管,换热内胆顶部与底部以相同的温度向外传热,极大地提高胆中胆太阳能集热系统的换热性能。沸腾对流循环强大的循环动力有利提高系统的集热性能,能向更远的水平距离传递热量,有利储热水箱及循环管道的布局。

胆中胆承压太阳能水箱,有换热内胆可承压等很多优点,但换热内胆的换热性能较差,汽液循环胆中胆太阳能集热系统将胆中胆承压太阳能水箱的换热性能发挥到最佳。过热问题一直影响U型管真空管太阳能集热器在分体承压太阳能集热系统的应用,汽液循环太阳能集热系统可有效解决U型管真空管太阳能集热器的过热问题。

汽液循环太阳能集热系统方案二

与强制循环太阳能集热系统一样将储热水箱设在低于集热器的位置,在高于集热器增加换热器(2) ,储热水箱内设有换热器(1)。集热器循环出口连接换热器(2)一次侧循环入口,换热器(2)一次侧循环出口连接换热器(1)循环入口,换热器(1)循环出口连接换热器(2)二次侧循环入口,换热器(2)二次侧循环出口连接集热器循环入口,形成集热循环回路;在上循环管设一个恒温阀,在二次侧上部留有供集热器传热介质回排及沸腾的膨胀空间;集热循环系统的工作液位高于集热循环回路。换热器(2)集热器侧二次侧与一次侧有沸腾对流循环压力,换热器(2)储热水箱侧二次侧与一次侧有温差对流逆循环压力,集热器侧沸腾对流循环压力大于储热水箱侧温差对流循环压力,循环回路畅通运行。换热器(1)负责对储热水箱换热;换热器(2)负责确保一次侧流出的传热介质完全液化,防止逆循环压力变大。

该方案与分体承压强制循环太阳能集热系统一样灵活地将储热水箱设置在集热器下方。集热器、储热水箱与强制循环系统一样,换热器(2)的成本远低于强制循环系统的循环泵加膨胀罐。在采用U型管真空管集热器时该方案很好地解决了过热问题,采用U型管真空管集热器时强制循环系统未能解决过热问题。该方案结构简单,具备防过热、防冻功能,真空自修复功能,稳定性能远超强制循环系统。

作者希望以专利许可的方式寻求太阳能热水器生产企业的合作,将该专利技术转化为产品推向市场。谢谢!

责编:张建苹



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