[發明專利]大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管

在審

• 申請號: 202010140667.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN112066572A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 韓成明;薛道榮
• 申請（專利權）人: 河北道榮新能源科技有限公司
• 主分類號: F24S10/40
• 分類號: F24S10/40;F24S10/95;F24S70/225
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 李林

本發明提供一種大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管，具有工質腔，工質腔內抽真空并放置有液體工質，所述液體工質的體積與工質腔的容積比為千分之1.5～百分之二。本發明的集熱管內的液體工質的容積占比遠大于國標不大于千分之1.5的要求，由于工質的增多，可顯著提升集熱管的集熱、換熱性能，進一步提升集熱器的在有效工作溫度內的綜合集熱性能，在相同工質量條件下，可顯著降低集熱管空曬時的管內溫度，顯著提升集熱管的安全性能，空曬溫度可以從300℃下降到200℃以下。

技術領域

本發明涉及一種大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管。

背景技術

全玻璃真空太陽能集熱管發展了30余年，形成了太陽能光熱利用領域，并在太陽能熱水應用中得到廣泛的應用。

隨著藍天保衛戰的提出，以及涉及的煤改電，煤改氣項目快速推進。太陽能光熱技術在上述項目實施中進行了必要的示范過程，但因為多種因素，相對于常規空氣源熱泵技術，低谷電蓄熱技術，燃氣壁掛爐采暖技術等廣泛推廣的技術方案，太陽能光熱利用仍處于示范階段，其主要因素之一為，現有的太陽能光熱采暖技術所采用的太陽能集熱管仍然以全玻璃真空太陽能集熱管為主的熱水型太陽能集熱器為主，由此造成集熱溫度不能達到冬季采暖需求。而當集熱溫度達到設計采暖供熱溫度時，集熱效率又顯著下降。同時，全玻璃真空太陽能集熱管因管內有水，容易造成集熱管內結垢，結冰等，容易造成集熱管過熱損壞或破損漏水等事故，上述因素是導致太陽能光熱在采暖應用中仍處于采暖示范過程中的主要因素。

全玻璃熱管式太陽能集熱管因為采用相變換熱技術，管內無水，由此解決了普通全玻璃真空集熱管內有水造成的啟動速度低，熱效率低，容易結垢或結冰造成損壞的問題。實現了防垢、防凍、破損防漏的特性，并逐步為太陽能光熱采暖市場所接受，并開始推廣示范應用。

但目前全玻璃真空太陽能集熱管，在空曬條件下，腔體內的溫度最高可以達到300℃，對集熱管的真空度和壽命有一定的影響。

當采用雙層同軸全玻璃真空太陽集熱管管中有水運行模式時，一旦出現空曬上水時，極容易造成高溫集熱管遇到冷水炸管的事故，造成集熱管損壞。

當采用全玻璃熱管式真空太陽集熱管時，因管內低溫相變液態工質，因工藝造成工質量過多，玻璃材質環切等級不足時，在高溫條件下，將導致管內壓力過大，容易造成集熱管炸管破損。因此，對于一般全玻璃熱管式真空太陽集熱管，為保證安全性，將集熱管工質量控制在容積的千分之1.5以下。雖然保證了集熱管正常使用條件下的安全性，但顯著影響了熱管的傳熱性能，進而影響的集熱系統的集熱效率。

此外，全玻璃真空太陽集熱管一般適合用于60℃以下的生活熱水和采暖用熱。而較少用在100℃以上的用熱。即使是在采用CPC集熱器時，也僅適合用于100℃以下的高溫熱水。因此，針對太陽集熱管的使用溫度限制，解決高溫條件下集熱管容易炸管的問題，需要設計開發一種低溫條件下不影響集熱效率，且能夠限制集熱管最高空曬溫度的太陽能集熱管，以期進一步提高集熱管的安全性、可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管，適當增大傳熱工質的容積占比的同時，提高集熱管集熱性能，能夠避免集熱管炸管破損。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管，具有工質腔，工質腔內抽真空并放置有液體工質，其特征在于：所述液體工質的體積與工質腔的容積比為千分之1.5～百分之二。

所述的大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管，其中：液體工質的體積與工質腔的容積比為千分之三～千分之六。

所述的大傳熱工質全玻璃熱管太陽能集熱管，其中：所述液體工質包括高沸點工質與低沸點工質，高沸點工質的體積占總體積的20％～50％，其余為低沸點工質；所述高沸點工質是指沸點大于或等于水的沸點的液態工質，所述低沸點工質是指沸點低于水的沸點的工質。