太陽能空氣集熱采暖系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及一種太陽能空氣集熱采暖系統和方法，該系統包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發段位于真空玻璃管的腔內，熱管的冷凝段位于室內，所述熱管的蒸發段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內空氣換熱。該系統和方法可以大幅提高太陽能的吸收效率以及熱量的傳遞效率，能夠使室內恒定采暖并且舒適性強，還具有安全可靠，成本低廉的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種采暖技術，特別是一種高效低成本的利用太陽能對室內采暖的系統和方法。
技術介紹
目前高效太陽能采暖一般是一種主動采暖技術，需要以下過程才能實現1)太陽能的光熱轉換過程，一般采用高效選擇性吸熱涂層或吸熱膜，且反射率低；2)熱能的吸收與儲存，一般需要熱媒介與蓄熱容器，且需要與外界高效隔熱；3)熱能向室內的輸運，一般需要循環泵及換熱器并通過熱媒介實現熱傳輸；4)熱能在室內的擴散，一般通過自然對流或者風扇強制換熱的方式實現采暖功能。但高效主動太陽能采暖一般會成本較高，很難在太陽能采暖需求極大的廣大農村采用。因此，相對低成本的被動太陽能房技術成為農村采暖的主要方式。目前被動太陽能房主要有以下類型1)直接受益式太陽房太陽光穿過透明材料后直接進入室內采暖的方式；2)集熱蓄熱墻式太陽房集熱蓄熱墻可為具有上下風口的實體墻、水墻或具有門、窗的實體墻的外部裝上如玻璃板之類的透明材料作為罩蓋的方式。集熱蓄熱墻和罩蓋之間有夾層。太陽光穿過透明材料后，投射在集熱蓄熱墻的吸熱面上，加熱玻璃板和墻體之間形成的夾層中的空氣與墻體，再通過空氣的對流和墻體的傳導、輻射向室內傳遞熱量采暖；3)附加陽光間式太陽房在房屋的向陽面附加一個玻璃溫室的方式，當然如果玻璃溫室與房屋交界處為具有門窗的實體墻則可歸為前面的集熱蓄熱墻式太陽房；4)由上述兩種或更多種基本類型組合而成的組合式太陽房。其中，直接受益式太陽房是最簡單也是最常用的一種，它是利用南窗直接接受太陽能輻射。通常將房屋朝南的窗戶擴大，或者做成落地式大玻璃窗。在冬季，太陽光通過大玻璃窗直接照射到室內的地面、墻壁和家具上，大部分太陽輻射能被其吸收并轉換成熱量， 從而使它們的溫度升高；少部分太陽輻射能被反射到室內的其他表面，再次進行太陽輻射能的吸收、反射過程。溫度升高后的地面、墻壁和家具，一部分熱量以對流和輻射的方式加熱室內的空氣，以達到采暖的目的；另一部分熱量則儲存在地板和墻體內，到夜間再逐漸釋放出來，使室內繼續保持一定的溫度。但直接受益式太陽房有其固有缺點首先，大窗戶必然造成其散熱損失增大，尤其在晚上或沒有太陽能時造成額外的熱損失；其次，窗戶圍護結構的其他部分的保溫性能一定要有相應的提高，否則，就會引起室溫日波動大，舒適性差， 輔助能耗增多等一系列問題；此外，由于窗戶開口面積大，光照強烈，容易引起眩光，并且在夏季時必須做遮陽處理。集熱蓄熱墻式太陽房是間接式太陽能采暖系統，陽光首先照射到玻璃外罩內的深色儲熱墻體上，然后向室內供熱。具有集熱蓄熱墻的附加陽光間是集熱蓄熱墻式太陽房的一種發展，將玻璃與墻體之間的空氣夾層加寬，形成一個可以使用的空間——附加陽光間， 從某種意義上說，附加陽光間被動式太陽房是直接受益式(南向的溫室)和集熱蓄熱墻式 (后面帶集熱蓄熱墻的房間)的組合形式。該集熱蓄熱墻將附加陽光間與房屋主體隔開，墻上一般開設有門、窗或通風口。組合式太陽房是不同采暖方式的結合使用，可以形成互為補充、更加有效的被動式太陽房。這幾種被動太陽能房由于其固有的太陽能低吸收率、高發射率以及隔熱效果低(散熱損失高)等缺點，雖然能部分利用太陽能，但單位面積的太陽能平均利用效率極低(不高于10%)，必須依賴建筑整體南墻大面積優勢，因此成本較高。
技術實現思路
本專利技術針對現有的主動采暖技術實現過程復雜且成本高而被動太陽能房技術存在效率低的問題，提供一種，能夠利用太陽能高效低成本地實現對建筑物供暖。本專利技術的技術方案如下一種太陽能空氣集熱采暖系統，其特征在于，包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發段位于真空玻璃管的腔內，所述熱管的冷凝段位于室內，所述熱管的蒸發段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內空氣換熱。當所述熱管的蒸發段間接吸收太陽能熱時，所述真空玻璃管具有選擇性吸熱涂層，所述熱管的蒸發段設置有導熱翅片，所述導熱翅片接觸真空玻璃管的內壁以傳導真空玻璃管吸收的太陽能熱。當所述熱管的蒸發段直接吸收太陽能熱時，所述真空玻璃管為透光的真空玻璃管，位于真空玻璃管的腔內的熱管蒸發段直接吸收太陽能熱。所述熱管為金屬材料經焊接或擠壓或沖壓成型的具有兩個及以上并排排列的通孔陣列的平板結構，所述通孔的等效直徑為1_-5_，所述通孔內灌裝有液體工質并且熱管兩端密封封裝。所述真空玻璃管沿一定傾角設置在室外墻體外側或屋頂上。所述真空玻璃管的傾角設置在當地緯度加減10度之間。所述真空玻璃管沿豎直方向壁掛在室外墻體外側。所述熱管的冷凝段及散熱器直接暴露在室內，通過空氣自然對流散熱；所述散熱器的表面積介于S2與SI之間,所述SI為散熱器的最大表面積,所述S2為散熱器的最小表面積，,、術s,=太陽能最大照射強度*真空玻璃管長度*真空玻璃管內徑— 散熱器相對于空氣的溫升*自然對流換熱系數 ，卿二太陽能最大照射強度*真空玻璃管長度*真空玻璃管內徑最大容許溫升*自然對流換熱系數所述熱管的冷凝段及散熱器位于與室內相通的風道內；和/或所述散熱器為散熱肋片。包括兩組或兩組以上的真空玻璃管，各組真空玻璃管均對應有熱管和散熱器；和/或所述真空玻璃管上設置有可拆卸的遮陽裝置，所述遮陽裝置在非采暖季節防止向室內傳熱及過熱。一種利用太陽能對室內采暖的方法，其特征在于，在室外設置真空玻璃管以及真空玻璃管的腔內設置熱管的蒸發段，并將熱管的冷凝段設置在室內，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，熱管的蒸發段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內空氣換熱。當所述熱管的蒸發段間接吸收太陽能熱時，在真空玻璃管上設置選擇性吸熱涂層，使得熱管的蒸發段通過導熱翅片接觸真空玻璃管的內壁以傳導真空玻璃管吸收的太陽能熱；當所述熱管的蒸發段直接吸收太陽能熱時，采用的真空玻璃管為透光的真空玻璃管，使得位于真空玻璃管的腔內的熱管蒸發段直接吸收太陽能熱。所述熱管為金屬材料經焊接或擠壓或沖壓成型的具有兩個及以上并排排列的通孔陣列的平板結構熱管，所述通孔的等效直徑為1_-5_，所述通孔內灌裝有液體工質并且平板熱管兩端密封封裝。所述真空玻璃管沿一定傾角設置在室外墻體外側或屋頂上；或所述真空玻璃管沿豎直方向壁掛在室外墻體外側。所述熱管的冷凝段及散熱器位于與室內相通的風道內；和/或設置兩組或兩組以上的真空玻璃管，各組真空玻璃管均對應有熱管和散熱部件。本專利技術的技術效果如下本專利技術涉及的太陽能空氣集熱采暖系統，包括位于室外的真空玻璃管，還包括熱管，熱管的蒸發段位于真空玻璃管的腔內，冷凝段設置于室內，熱管的冷凝段設置有散熱器，本專利技術通過在真空玻璃管中設置熱管，在熱管的蒸發段直接或間接吸收太陽能熱后利用真空玻璃管的高隔熱保溫特性以及熱管自身的高效的換熱及熱輸運的特點，使得在熱管吸熱后，其蒸發段的液體迅速蒸發，并在熱管的另一端，即在位于室內的熱管的冷凝段冷卻凝結放熱，可以大幅提高太陽能的吸收效率并提高熱量的傳遞效率，在散熱器的作用下將吸收的太陽能釋放到室內，達到室內采暖的效果。本專利技術的采暖系統無需擴大玻璃窗或增設額外的保溫墻等去改變房間的建筑結構，因無需集熱與蓄熱用液體介質，具有全干式，簡單、高效、防凍，安全可靠，成本低廉的優點。采用具有選擇性吸熱涂層的真空玻璃管，利用真空玻璃管的選擇性吸熱涂層的高吸收、低發射率及本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能空氣集熱采暖系統，其特征在于，包括熱管和真空玻璃管，所述真空玻璃管為具有真空夾層的玻璃管，所述真空玻璃管位于室外，所述熱管的蒸發段位于真空玻璃管的腔內，所述熱管的冷凝段位于室內，所述熱管的蒸發段直接或間接吸收太陽能熱后再由冷凝段通過散熱器與室內空氣換熱。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙耀華，趙文仲，朱濱，全貞花，刁彥華，
申請(專利權)人：趙耀華，趙文仲，
類型：發明
國別省市：