[發明專利]單邊上下水的太陽能集熱系統

無效

• 申請號: 201210544341.6
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103017358A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 曹樹梁;王啟春;楊玉國;許建華;蔡濱;石延嶺;修大鵬;趙之彬;孫啟正;許建麗
• 申請（專利權）人: 曹樹梁
• 主分類號: F24J2/20
• 分類號: F24J2/20;F24J2/46;E04D13/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能利用系統，涉及太陽能集熱體、陶瓷太陽板，特別涉及太陽能集熱系統、陶瓷太陽板集熱系統的上下水管道的接口位置。

背景技術

傳統由自然循環進行加熱的太陽能熱水系統主要由太陽能集熱器、支架、水箱、上下循環管組成，由水泵進行循環加熱的太陽能熱水系統主要由太陽能集熱器、支架、水箱、上下循環管、水泵組成。太陽能集熱器主要由外殼(結構層)、保溫層、集熱體、透明蓋板(防水層)組成，傳統太陽能熱水系統的太陽能集熱器的進出水口的位置采用對角線原則，即相對比較冷的水從太陽能集熱器的下邊的左角或者右角進入，經過太陽能加熱的集熱器中比較熱的水從上邊的對角流出，如圖1、圖3所示。

對于大型太陽能集熱系統來說，水箱的尺寸總是遠遠小于太陽能集熱器的尺寸，從而需要比較長的上循環管或者比較長的下循環管，如圖1、圖3所示。目前太陽能集熱系統正在逐步大型化，近幾年出現的陶瓷太陽能集熱系統采用與原房頂共用結構層、保溫層、防水層，形成與建筑一體化、與建筑同壽命的陶瓷太陽能房頂，整座建筑的屋面就是一個陶瓷太陽能集熱系統，如果采用傳統的對角線原則，需要很長的上循環管或者下循環管。更為嚴重的問題是，現在的建筑物要求有比較完善的內外裝修面，有比較高的裝飾要求，很長的循環管會影響外觀，目前采用的將循環管放在裝飾天花板內的方法不利于維修，并且很長的循環管橫穿整座建筑，一旦發生管道滴漏，對裝飾天花板有破壞性的影響，維修工作量很大，費用很高。

發明內容

本發明的目的是通過研究、試驗，尋找在不影響太陽能集熱系統效率的情況下最大限度減短循環管的方法和結構。

本發明是這樣實現的：

圖1表示在平房頂1上安裝的傳統自然循環太陽能集熱系統，陽光照射在集熱器16的集熱體4上，加熱集熱器中的水，隨水溫提高比重變小，開始通過上匯集管2、上循環管15上升，進入水箱7的上部，水箱下部溫度較低的水通過下循環管13、下匯集管12補充到集熱器中，以太陽能為動力依次循環加熱集熱器和水箱中的水。在上匯集管2上安裝管道溫度傳感器31、32、33、34，在下匯集管12上安裝管道溫度傳感器35、36、37、38，記錄每天管道溫度傳感器的溫度和水箱水溫。

將上述裝置中的下循環管13截短，以最短路程與下匯集管12連接于17處，如圖2所示，記錄每天管道溫度傳感器的溫度和水箱水溫。經過長時間的試驗，將溫度傳感器的溫度和水箱水溫進行截短下循環管前后數據的對比，發現兩組數據十分接近。分析認為：1、在自然循環太陽能集熱系統中，水循環的動力是太陽能2、太陽光均勻照射在太陽能集熱器上，太陽能集熱器中熱水是基本上并排、水平上升的，由下循環管13提供的相對冷的水也是基本上并排、水平上升的，這點可以由下匯集管12上管道溫度傳感器35、36、37、38的溫度基本相同；上匯集管2上安裝的管道溫度傳感器31、32、33、34的溫度基本相同得到證明3、太陽光照射下產生的熱水沒有因為管道的改變而走短路，走近路4、太陽光照射下產生的熱水沒有因為管道的改變而導致局部過熱，增加局部散熱導致整體效率下降，這點可以由兩組數據中的水箱水溫基本相等得到證明。

對采用動力循環的太陽能集熱系統來說，見圖3、圖4。圖3、圖4表示以水泵作為動力循環的陶瓷太陽能房頂，如上所述同樣在上下匯集管上安裝管道溫度傳感器31、32、33、34、35、36、37、38，同樣截短循環管，進行同樣的試驗，得到了同樣的結果。

分析認為：1、圖3、圖4裝置工作原理是：水箱在房頂的下面，當陽光照射在太陽能集熱器上，太陽能集熱體的溫度高于水箱水溫某一個數值，比如太陽能集熱體的溫度高于水箱水溫8℃時，水泵才會啟動，開始循環，經過陽光長時間加熱，水箱水溫接近太陽能集熱體的溫度時水泵自動停止，太陽能集熱器中的水自動流回水箱2、由于節能的要求采用動力循環的太陽能集熱系統設計時，采用的水泵的揚程和流量盡量小，即采用的水泵功率比較小，一般只是剛剛達到足夠維持水流循環的水平，在陽光照射下，太陽能集熱器中的熱水上升，水泵只是起到熱水上升后補充溫度較低的水的作用，實際上在開始循環后太陽能加熱形成熱水上升構成了水流循環的主要動力3、對采用動力循環的太陽能集熱系統來說同樣可以采用截短循環管的方法、結構，即采用單邊上下水的方法和結構基本上不會影響太陽能集熱系統的效率。