本實用新型涉及太陽能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器。

背景技術(shù)：

當(dāng)前在太陽能集熱器防凍應(yīng)用市場，存在多種防凍技術(shù)，但都存在非本質(zhì)的防凍或防凍能力弱現(xiàn)狀，主要體現(xiàn)在排空防凍技術(shù)、防凍液防凍技術(shù)、輔助加熱防凍技術(shù)三方面。比如排空防凍技術(shù)（開式系統(tǒng)），在大型平板太陽能集熱系統(tǒng)采用管板型集熱器內(nèi)無法全部排空，造成系統(tǒng)凍裂，損失巨大以及排空法會極大的浪費水資源；比如防凍液防凍技術(shù)（閉式系統(tǒng)），其采用盤管換熱或者板式換熱方式，其二次換熱效率低、北方寒冷地區(qū)晝夜溫差大造成管路連接處滲漏、系統(tǒng)投資相對較大、防凍液質(zhì)保期后需要更換，后期運行費用大、系統(tǒng)承壓運行，四季不穩(wěn)定；比如輔助加熱防凍技術(shù)，其利用在上、下管道的外部裝置電熱帶通電加熱防凍，由于使用過程中需要電能，必會遇到線路老化、漏電等，從而給人身安全帶來不利因素。在遇到持續(xù)數(shù)天的陰雪天氣時，使用伴熱帶所耗電能反超太陽能集熱能量。再比如回流防凍技術(shù)，其防凍原理仍是以排空為主，利用水箱必須放置于地下與集熱器形成落差、使用電能啟動電磁閥在溫差循環(huán)控制程序設(shè)置上對集熱器進行排空，這存在制約水箱位置的擺放、控制程序與電磁閥故障影響、以至停電狀態(tài)下無法完成排空的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要提供一種防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的非本質(zhì)的防凍或防凍能力弱的現(xiàn)狀，以及實際應(yīng)用中采用排空法帶來的水資源浪費、防凍液防凍后期更換費用高、輔助加熱遇無電狀況設(shè)備癱瘓以及安全隱患缺陷。

一種防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器，包括外殼以及設(shè)于外殼內(nèi)的集熱主管和熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括多根超導(dǎo)重力熱管，所述集熱主管包括硅膠管壁，每根超導(dǎo)重力熱管包括蒸發(fā)段和冷凝段，多根超導(dǎo)重力熱管的冷凝段并排連接至所述集熱主管的硅膠管壁內(nèi)，以與集熱主管內(nèi)的工作介質(zhì)進行熱交換。

進一步地，所述集熱主管還包括分別包覆于多根超導(dǎo)重力熱管冷凝段的多個轉(zhuǎn)接支管，多個轉(zhuǎn)接支管為硅膠支管并與硅膠管壁為一體成型結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述轉(zhuǎn)接支管內(nèi)壁與超導(dǎo)重力熱管冷凝段外壁具有間隙，所述間隙與集熱主管相通并有工作介質(zhì)。

進一步地，所述轉(zhuǎn)接支管套接于超導(dǎo)重力熱管冷凝段末端，所述超導(dǎo)重力熱管冷凝段末端被轉(zhuǎn)接支管套接的端部管徑大于超導(dǎo)重力熱管主體管徑。

進一步地，所述超導(dǎo)重力熱管冷凝段末端伸入集熱主管內(nèi)，所述超導(dǎo)重力熱管伸入于集熱主管內(nèi)部的長度大于集熱主管的半徑。

進一步地，所述集熱主管的硅膠管壁兩端伸出于所述外殼外，所述集熱主管的硅膠管壁兩端套有銅管，用于與另一集熱主管的硅膠管壁套接或用于外接水管。

進一步地，所述外殼內(nèi)依次設(shè)有透明蓋板和隔熱層，所述隔熱層至少覆蓋于超導(dǎo)重力熱管冷凝段。

進一步地，所述超導(dǎo)重力熱管外周延伸有多個吸熱翅片，每個超導(dǎo)重力熱管外周至少對稱地延伸兩個吸熱翅片，所述吸熱翅片平行于所述外殼表面，多個吸熱翅片至少裝設(shè)于所述超導(dǎo)重力熱管蒸發(fā)段，所述吸熱翅片為多片獨立陣列結(jié)構(gòu)形式。

進一步地，所述超導(dǎo)重力熱管伸入主管管壁的端部與超導(dǎo)重力熱管主體為漸縮過渡，所述轉(zhuǎn)接支管對應(yīng)于漸縮過渡位置為漸縮結(jié)構(gòu)并在該漸縮結(jié)構(gòu)處束緊或箍緊。

進一步地，所述轉(zhuǎn)接支管漸縮結(jié)構(gòu)在漸縮過渡位置采用過盈配合方式套在所述超導(dǎo)重力熱管的漸縮過渡部分。

上述防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器采用硅膠管壁，在寒冷季節(jié)或溫度很低時，主管內(nèi)仍保持有水，水結(jié)冰時，通過硅膠彈性或可伸縮性能，可彈性調(diào)節(jié)主管內(nèi)部空間，以應(yīng)對自來水結(jié)冰上凍后對空間增加的需求，主管內(nèi)無需排空，避免了水資源的浪費和防凍液的更換，減少相應(yīng)的成本和負擔(dān)，避免無水誤操作導(dǎo)致的安全隱患以及輔助加熱遇無電狀況設(shè)備癱瘓，從而本質(zhì)上保護主管與浸及自來水部份的超導(dǎo)重力熱管冷凝段，從物理性上避開了對主管壁、主管內(nèi)超導(dǎo)重力熱管的冷凝段形成損傷。另一方面，當(dāng)外界環(huán)境溫度上升至0度以上時，主管內(nèi)已結(jié)冰的液體介質(zhì)（自來水）也將自然化凍；甚至，當(dāng)外界環(huán)境仍低處于0度以下，但超導(dǎo)重力熱管能接收到太陽光（不被積雪覆蓋的情況下），因太陽光的輻射能形成光熱轉(zhuǎn)換，蒸發(fā)段的熱能仍可上升至冷凝端，將主管內(nèi)的積冰溶化，恢復(fù)集熱器的正常工作，向用戶產(chǎn)生熱水，使太陽能集熱器在秋天或較冷氣候下也能正常工作。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)和原理示意圖。

圖2是圖1中的防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器在工作時主管與冷凝端及翅片局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖1中的防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器在結(jié)冰狀態(tài)下主管與冷凝端及翅片局部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型進行詳細說明。

請參閱圖1和2，示出本實用新型實施例的一種防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器，包括外殼1以及設(shè)于外殼1內(nèi)的集熱主管6和熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括多根超導(dǎo)重力熱管4，所述集熱主管6包括硅膠管壁，每根超導(dǎo)重力熱管4包括蒸發(fā)段9和冷凝段11，蒸發(fā)段9通常位于低端，冷凝段11通常位于高端或較高位部分，以便冷凝的介質(zhì)回流到蒸發(fā)段9。多根超導(dǎo)重力熱管4的冷凝段11并排連接至所述集熱主管6的硅膠管壁10內(nèi)，以與集熱主管6內(nèi)的工作介質(zhì)12進行熱交換。

具體地，其材質(zhì)選擇鋁合金與鍍鋅板，本質(zhì)具備抗凍性能。外殼1內(nèi)依次設(shè)有透明蓋板2和隔熱層7，所述隔熱層7至少覆蓋于超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11。上述隔熱層7填充于翅片3與外殼內(nèi)部、外殼內(nèi)邊框四周。是集熱器中抑制吸熱板通過傳導(dǎo)向周圍環(huán)境散熱的部件，其材料選擇酚醛泡沫，具有出色的保溫隔熱性能，具備抗凍性能。超導(dǎo)重力熱管4外周延伸有多個吸熱翅片3，每個超導(dǎo)重力熱管4外周至少對稱地延伸兩個吸熱翅片3，所述吸熱翅片3平行于所述外殼1表面，多個吸熱翅片3至少裝設(shè)于所述超導(dǎo)重力熱管4的蒸發(fā)段9，所述吸熱翅片3優(yōu)選為多片獨立陣列結(jié)構(gòu)形式。吸熱翅片3作為吸熱體，向太陽能集熱管內(nèi)超導(dǎo)重力熱管4蒸發(fā)段9傳導(dǎo)熱量。吸熱翅片3優(yōu)選鋁片，具備抗凍性能，而且質(zhì)量較輕，易于成型。

透明蓋板2是覆蓋吸熱翅片3、并由透明材料組成的板狀部件，其優(yōu)選超白鋼化玻璃板，能透過太陽輻射，使其投射在吸熱翅片3上；可保護吸熱翅片3，使其不受灰塵及雨雪的侵蝕；并形成溫室效應(yīng)，阻止吸熱翅片3在溫度升高后通過對流和輻射向周圍環(huán)境散熱。外殼1是集熱器中保護及固定吸熱翅片、主管6、超導(dǎo)重力熱管4、透明蓋板和隔熱層的部件。

整個集熱主管6為硅膠管，利用硅膠材料彈性或可伸縮性能，使管內(nèi)具有很大的伸縮空間。進一步地，所述集熱主管6的硅膠管壁10兩端伸出于所述外殼1外，當(dāng)然，在實際應(yīng)用中也可以不伸出于外殼1外，圖示即未伸出，本實施例優(yōu)選為伸出于外殼1，便于轉(zhuǎn)接。所述集熱主管6的硅膠管壁10兩端套有銅管8，用于與另一集熱主管6的硅膠管壁10套接，或用于外接水管。如圖所示，由A端進水，B端出水，出水端可供使用。套接時可進一步采用鐵線或?qū)Ｓ霉咳υo，避免硅膠管與鋼管之間發(fā)生泄漏。這種連接方式拆裝方便，密封可靠。

如圖2和3所示，集熱主管6還包括分別包覆于多根超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11的多個轉(zhuǎn)接支管10a，多個轉(zhuǎn)接支管10a為硅膠支管并與硅膠管壁10為一體成型結(jié)構(gòu)。進一步地，所述轉(zhuǎn)接支管10a內(nèi)壁與超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11外壁具有間隙，所述間隙與集熱主管6相通并有工作介質(zhì)12，例如自來水，這樣就能增加工作介質(zhì)12與超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11的接觸面積，增大熱交換面積，提高熱交換效率，使工作介質(zhì)12短時間內(nèi)就能迅速升溫。

進一步地，所述轉(zhuǎn)接支管10a套接于超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11末端，所述超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11末端被轉(zhuǎn)接支管10a套接的端部管徑大于超導(dǎo)重力熱管4主體管徑。超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11末端伸入集熱主管6內(nèi)，所述超導(dǎo)重力熱管4伸入于集熱主管6內(nèi)部（不包括支管10a部分）的長度大于集熱主管6的半徑。由于超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11末端伸入集熱主管6內(nèi)足夠長，同樣能增加工作介質(zhì)12與超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11的接觸面積，增大熱交換面積，進一步提高熱交換效率，使工作介質(zhì)12更快速升溫。

超導(dǎo)重力熱管4伸入主管6管壁10的端部與超導(dǎo)重力熱管4主體之間為漸縮過渡，所述轉(zhuǎn)接支管10a對應(yīng)于漸縮過渡位置為漸縮結(jié)構(gòu)并在該漸縮結(jié)構(gòu)處束緊或箍緊，例如采用專用箍圈扎緊。轉(zhuǎn)接支管10a漸縮結(jié)構(gòu)在漸縮過渡位置采用過盈配合方式套在所述超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11末端。超導(dǎo)重力熱管4是使用R-12工質(zhì)充裝密封于銅管，以符合國標(biāo)太陽能重力熱管標(biāo)準(zhǔn)并實現(xiàn)高效能集熱功能。該超導(dǎo)重力熱管可以在-25℃以上環(huán)境無凍損，本身不需要附加動能并對熱量具備傳導(dǎo)性。

圖3顯示的是工作介質(zhì)12結(jié)冰時的結(jié)構(gòu)，當(dāng)主管6里面的工作介質(zhì)12即水結(jié)冰時，管壁10會受到K方向所示的向外膨脹作用力，包括支管10a部分也會有擴張。由于管壁是硅膠體，利用其自身彈性可以吸收掉冰體積增大產(chǎn)生的向外張力，擴大主管6的內(nèi)部空間。

如圖2和3所示，通過室外實驗測得，當(dāng)工作介質(zhì)12為液態(tài)，即水時，主管6內(nèi)徑為28mm，管壁10的外徑為40mm，當(dāng)結(jié)冰時，主管6內(nèi)徑可以擴展到30.8mm，管壁10的外徑為44mm，此時管壁有一定程序地變厚，整個管內(nèi)體積膨脹1.1倍，仍完好如初，完全不會對主管6以及熱管4有任何損壞，而且不用放掉主管6內(nèi)的水。

太陽能集熱器工作時，吸熱翅片3作為吸熱體，向超導(dǎo)重力熱管的蒸發(fā)段9傳導(dǎo)熱量，超導(dǎo)重力熱管4的熱管蒸發(fā)段9使用R-12工質(zhì)被加熱沸騰，氣態(tài)工質(zhì)迅速上升到冷凝段11，在冷凝段11釋放出潛熱傳給外面的工件介質(zhì)12，通常為自來水，后又凝結(jié)為液態(tài)，液態(tài)工質(zhì)靠重力流回蒸發(fā)段9，再次接收吸熱翅片3傳導(dǎo)的熱能，其R-12工質(zhì)被加熱沸騰，氣態(tài)工質(zhì)迅速上升到冷凝段11，在冷凝段11釋放出潛熱傳給外面的熱交換介質(zhì)12，如此往返循環(huán)，將主管6內(nèi)的熱交換介質(zhì)12（自來水）加熱至預(yù)定溫度。

如圖2所示，當(dāng)太陽光箭頭C通過透明蓋板2投射到吸熱翅片3上。吸熱翅片3吸收的熱能，如箭頭D傳導(dǎo)給超導(dǎo)重力熱管4的蒸發(fā)段9，其內(nèi)的R-12工質(zhì)被加熱沸騰，氣態(tài)工質(zhì)以箭頭E的方式迅速上升到冷凝段11，以箭頭F的方式向熱交換介質(zhì)12（自來水）釋放出潛熱，當(dāng)熱交換介質(zhì)12（自來水）達到預(yù)定溫度后，所產(chǎn)生的熱水箭頭H在新補充的低溫介質(zhì)箭頭G傳導(dǎo)下進入太陽能熱水供應(yīng)下一端，最終被用戶所使用。

圖3所示，防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器遭遇極端惡劣天氣，使環(huán)境溫度急速處于-25℃-0℃時，其集熱器外部，如透明蓋板2被積雪等物覆蓋，主管6內(nèi)液體介質(zhì)（自來水）12隨外界環(huán)境溫度下降而結(jié)冰，介質(zhì)體積膨脹至1.1倍所需的空間由材質(zhì)為硅膠的主管壁10來自動調(diào)整，從而物理性的避開了對主管壁10、主管內(nèi)超導(dǎo)重力熱管4的冷凝段11形成損傷。

上述防凍型平板式超導(dǎo)管太陽能集熱器采用硅膠管壁10，這樣，在寒冷季節(jié)，溫度很低時，主管6內(nèi)仍保持有水，水結(jié)冰時，通過硅膠彈性或可伸縮性能，可彈性調(diào)節(jié)主管6內(nèi)部空間，以應(yīng)對自來水結(jié)冰上凍后對空間增加的需求，主管內(nèi)無需排空，避免了水資源的浪費和防凍液的更換，減少相應(yīng)的成本和負擔(dān)，避免無水誤操作導(dǎo)致的安全隱患以及輔助加熱遇無電狀況設(shè)備癱瘓，從而本質(zhì)上保護主管與浸及自來水部份的超導(dǎo)重力熱管4冷凝段11，從物理性上避開了對主管壁10、主管6內(nèi)超導(dǎo)重力熱管4的冷凝段11形成損傷。另一方面，當(dāng)外界環(huán)境溫度上升至0度以上時，主管6內(nèi)已結(jié)冰的液體介質(zhì)（自來水）也將自然化凍；甚至，當(dāng)外界環(huán)境仍低處于0度以下，但超導(dǎo)重力熱管4能接收到太陽光（不被積雪覆蓋的情況下），因太陽光的輻射能形成光熱轉(zhuǎn)換，蒸發(fā)段9的熱能仍可上升至冷凝端，將主管內(nèi)的積冰溶化，恢復(fù)集熱器的正常工作，向用戶產(chǎn)生熱水，使太陽能集熱器在秋天或較冷氣候下也能正常工作。

需要說明的是，本實用新型并不局限于上述實施方式，根據(jù)本實用新型的創(chuàng)造精神，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以做出其他變化，這些依據(jù)本實用新型的創(chuàng)造精神所做的變化，都應(yīng)包含在本實用新型所要求保護的范圍之內(nèi)。