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几种真空管太阳能集热器与建筑结合的应用

发布日期:2017-08-24 来源: 中国太阳能热水器网 查看次数: 692 作者:[db:作者]

核心提示:  向住宅建筑提供生活热水,是衡量人们生活水平和社会文明程度的重要标志。十多年来,我国在太阳能热水器的研制开发、推广应用方面取得了长足的发展,为提高我国人民生活水平起到了重要作用。迄今为止,我国已经成

  向住宅建筑提供生活热水,是衡量人们生活水平和社会文明程度的重要标志。十多年来,我国在太阳能热水器的研制开发、推广应用方面取得了长足的发展,为提高我国人民生活水平起到了重要作用。迄今为止,我国已经成为世界上生产和使用太阳能热水器最多的国家。然而,太阳能热水器的安装现状却不尽人意,由于多数热水器属于“事后安装”又品种规格各异,因此造成杂乱无章的无序状态,极大地影响了原建筑的整体外观形象,甚至会影响到整个城市的建筑风貌。这一问题如果得不到很好的解决,势必会影响到太阳能热水器的普及和推广。许多发达国家在这方面已经做了许多有益的探索和尝试,使太阳能技术的应用与建筑设计得到了巧妙而有机地结合,不少成功的经验将给我们的工作带来很好的启发和借鉴。

  2真空管集热器产品按照吸热体材料的种类,真空管集热器可分为金吸热体真空管集热器和玻璃吸热体真空管集热器两大类。前者因为具有承压能力强和耐热冲击性能好的优点,这对于大多数主动太阳能系统来说是非常必要的。现将几种金属吸热体的真空管集热管产品结构介绍如下:2.1热管式真空管集热管(SEIDOl和SEE丨DOS)热管式真空管的外形尺寸较大,外径为1mm,长度为2000mm.SEIDOl真空管主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等组成,如所热管式真空管(SEIDOl)结构示意冷凝段>2金属端盖;3玻璃管> 4吸热板》5蒸发段;6消气剂作为高效传热元件的铜-水热管由蒸发段和冷凝段组成。蒸发段跟吸热板紧密连接。众所周知的“太阳条”用作吸热板,其表面磁控溅射铝-氮-氧选择性吸收涂层,太阳吸收比大于。93,热发射率小于0.08.先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接,玻璃管采用高强度的硼硅玻璃,其太阳透射阳能新技术比大于0.90.除了上面提到的承压能力强和耐热冲击性能好这两个共同的优点之外,SEIDOl还具有许多其他的特点。例如:耐冷冻,因为使用了特制的抗冻型热管;启动快,因为热管内工质的热容量很小;热损小,因为热管具有“热二极管效应”等等。

  热管式真空管集热器由真空管、集管和保温盒等部件组成,如所示。

  热管式真空管集热器结构示意图吸热板吸收太阳辐射并将其转换成热。热管蒸发段内的工质受热后汽化。蒸汽上升到冷凝段,在冷凝段较冷的表面上凝结,释放出蒸发潜热。液态工质依靠其自身的重力流回到蒸发段,然后重复上述过程。其结果是,许多根真空管连续不断的将太阳辐射转换成热并传递给集管内的加热回路。此处,由于采用了“干性连续”方法,真空管与加热回路之间是不相通的。这就意味着,在必要的时候,每根真空管都可方便地进行更换而不必中断系统的运行,也不会产生漏水问题。

  为要在一天内得到更多的太阳辐射,一种带有半圆柱吸热板的热管式真空管(SEID05)已经研制成功并投入批量生产。除了用弯曲吸热板代替平面吸热板之外,SEID05真空管及其集热器在结构上跟SEIDOl是相似的,所以SEID05集热器具有SEIDOl相同的优点和特点。理论计算和测试结果都已表明,半圆柱吸热板比平面吸热板的能量收益提高10%14%.SEID05真空管集热器尤其适合于那些已确定了热需求量但安装面积受到限制的用户。

  2.2直流式真空管集热器(SEID02)直流式真空管(SEID02)无论在结构上还是在外观上都跟热管式真空管(SEIDOl)非常相似,只是前者用同心套管代替了后者的热管。SEID02真空管主要由管、外套管、吸热板、玻璃管、金属管、金属端盖和消气剂等组成,如所示。

  直流式真空管集热器结构示意图热流体借助于循环泵进人真空管的内插管,再流经外套管回到加热回路,期间直接带走吸热板上的热量,故而直流式真空管集热器具有卓越的热性能。SEID02的最重要的特性就是可以水平安装在楼房的平屋顶上或者立墙面上,如所示。在这种情况下,真空管连同吸热板可以绕轴旋转,使吸热板以其最佳的位置而向太阳。

  2.3储热式真空管集热器(SEID03)储热式真空管集热器将太阳能集热器和贮水箱有机地结合在一起。SEID03真空管主要由吸热体、玻璃管、金属端盖和消气剂等组成,如所示。

  储热式真空管集热器由真空管、内插管、联集管和保温盒等部件组成,如所示。

  由不锈钢制成、表面覆盖选择性涂层的吸热体吸收太阳辐射,并将其转换成热。热水在集热器内直接产生,因而系统不需要任何附加的外部贮水箱。

  当需要取热水时,打开自来水阀门,冷水就先后进人联集管和内插管,并将热水相继顶出吸热体和联集于采暖和空调。

  3.1太阳能热水太阳能热水系统通常都采用强制循环。系统包括真空管集热器组、贮水箱、循环泵、光敏传感器、控制器和管道等。真空管集热器吸收太阳辐射,并加热集管内的传热流体。一旦太阳辐射足够强(超过某一阀值),光敏传感器就向控制器给出一个信号,从而启动循环泵,将传热流体送回贮水箱。贮水箱内的水通过热交换器逐步被加热。在白天,水温越来越高,最终达到某一设定的温度值。如太阳辐射降低到阀值以下,则循环泵就会停转,此时贮水箱内的电加热器也会自动接通,水就由电能加热到设定的温度值。

  太阳能采暖系统是太阳能热水系统中的一种。

  实际上,采暖系统经常与热水系统联合使用。在此情况下,太阳能系统需要有较大的吸热体面积。

  由于热管式真空管集热器和直流式真空管集热器在较篼运行温度下都具有卓越的热性能,因而可用于太阳能吸收式空调。

  作为中国科学技术部支持的一个国家科技攻关项目,一套太阳能空调及供热综合示范系统已在山东省乳山市建成。系统由热管式真空管集热器组(SEID05)、溴化锂吸收式制冷机、冷却塔、贮水箱、循环泵、风机盘管、辅助燃油锅炉和控制系统等组成。太阳能空调系统的制冷功率为lkW,采用2 048支真空管,总采光面积为512m2.真空管集热器的运行温度为88°C左右。该系统除了在夏天用于空调之外,还可在冬天用于采暖,在其他季节用于供应热水。

  3真空管集热器的应用所有上述真空管集热器都已在中国及欧洲和亚洲国家得到了成功的应用。一大批太阳能热水系统已安装在工厂、学校、商店、研究所和其他单位。不同类型的家用太阳能热水器已安装在市区和郊区的住宅。另外,这些真空管集热器也已在一些国家用4结论热水、采暖和空调都是建筑能耗的重要部分。

  实践经验已经证明,北京桑达公司生产的热管式真空管集热器、直流式真空管集热器和储热式真空管集热器不仅可以篼效地用于热水、采暖和空调,而且可以经过专门设计满足不同建筑结构的要求,从而达到太阳能与建筑的有机结合,对进一步推广太阳能光热应用起到重要的推动作用。

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