循环供暖装置以及集热液体的流程控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种循环供暖装置以及集热液体的流程控制方法，装置包括供暖循环以及太阳能集热器，集热器包括壳体以及置于所述壳体内的集热部；其中，所述集热部包括进液分液管、出液集液管以及置于二者之间的脉动热管集热单元；其中，所述脉动热管集热单元包括复合抛物聚光器、脉动热管吸热器和套管换热器，所述脉动热管吸热器由若干组蒸发段和冷凝段间隔形成，蒸发段跨列式置于所述复合抛物聚光器；所述套管换热器的套壳的两端分别与进液分液管和出液集液管连通，所述冷凝段置于套壳内。集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管换热器之间形成流动路径。本发明专利技术的供暖装置能够通过调整集热液体的流程来满足供暖需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太能辐射热能利用领域，具体涉及一种循环供暖装置以及集热液体的流程控制方法。
技术介绍
目前太阳能集热器内的集热液体靠自然对流或泵流动。集热温度和流量被动调节，无法根据实际需要动态通过调整运行状态(集热温度和流量)以适应天气及使用需求的变化；而且太阳能集热器通常采用平板结构的吸热面来吸收太阳能，且吸热面的温度普遍比吸热管温度高，形成了一个高温辐射面和漏热面，影响集热效率。目前对于太阳能集热器的改进，主要是针对集热器的集热温度进行。如在真空管集热器内插入金属管以改变流体流程，或者在平板集热器的集热管内进行部分集热流程的串联布置等。但是对太阳能集热器的优化十分有限，如何从根本上改变集热器的集热量以及提高集热器的利用率，使集热器能根据使用需求自动调整集热液体流程高效运行，是尚待进一步优化的问题。利用太阳能集热器集热进行供暖的应用非常广泛。但是目前太阳能集热器内的集热液体靠自然对流或泵流动，集热温度受太阳辐射影响大，集热温度和集热量波动大，无法根据供暖的实际需求对集热器的集热水平进行动态调节。
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的技术问题是，如何根据用户的供暖需求而调整集热液体的集热温度和集热量。解决方案有鉴于此，本专利技术的一个实施例提供了一种循环供暖装置，该循环供暖装置包括：供暖循环，其包括蓄热水箱、供暖末端以及循环水泵；以及太阳能集热器，其包括壳体以及置于所述壳体内的集热部；其中，所述集热部包括进液分液管、出液集液管以及置于二者之间的脉动热管集热单元，所述脉动热管集热单元包括复合抛物聚光器、脉动热管吸热器和套管换热器，所述脉动热管吸热器由若干组蒸发段和冷凝段间隔形成，蒸发段跨列式置于所述复合抛物聚光器；所述套管换热器的套壳的两端分别与进液分液管和出液集液管连通，所述冷凝段置于套壳内；所述蒸发段内的工质吸收由所述复合抛物聚光器反射的太能辐射能之后，将热量传递到所述冷凝段并与所述套管换热器内的集热液体进行换热，所述集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管换热器之间形成流动路径，且在具有物理意义的前提下，能够通过可调整的方式接入所述流动路径的所述套管换热器的个数；所述蓄热水箱内的换热器使所述流动路径形成闭环。对于上述循环供暖装置，在一种可能的实现方式中，所述进液分液管和所述出液集液管上分布有若干个电动阀门，通过调整各个所述电动阀门的开关状态，处于开状态的电动阀门使得集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和所述套管换热器之间形成可调整的、多级脉动热管吸热器吸热的流动路径；其中，以进液分液管上游到下游的方向为脉动热管吸热器的吸热级数递增的方向，则级数较高的高温级的脉动热管吸热器的吸热面积≥处于级数较低的低温级的脉动热管吸热器的吸热面积。对于上述循环供暖装置，在一种可能的实现方式中，还包括控制部，其与各个电动阀门均为电连接，用于调整各个所述电动阀门的开关状态；对于经所述控制部调整各个所述电动阀门的开关状态形成的流动路径而言，在脉动热管吸热器的吸热级数递增的方向上，当脉动热管吸热器的总吸热级数为奇数时，设于所述进液分液管上的最下游的电动阀门应当关闭，设于所述出液集液管上的最下游的电动阀门应当打开；当脉动热管吸热器的吸热级数为偶数时，反之。对于上述循环供暖装置，在一种可能的实现方式中，所述进液分液管上还设有调节流量控制阀，通过调整所述调节流量控制阀的开度来调整集热液体在所述流动路径中的流量。对于上述循环供暖装置，在一种可能的实现方式中，所述太阳能集热器还包括传感器组，其包括：第一传感器组，其设于所述进液分液管的上游，用于检测集热液体在进口处的特征参数；第二传感器组，其设于所述出液集液管的下游，用于检测集热液体在出口处的特征参数；第三传感器组，其设于所述太阳能集热器所处的环境中，用于检测环境参数；以及供暖温度传感器，其设于所述供水管路上，用于检测供暖流体的温度；上述(第一、第二、第三)传感器组以及供暖温度传感器分别与所述控制部电连接，用于向所述控制部提供用于调整各个所述电动阀门的开关状态的基准参数。优选地，以所述毛细吸热器的轴向方向为长度方向，所述复合抛物聚光器与所述毛细吸热器在该长度方向的尺寸相适应，且所述复合抛物聚光器的截取比的范围为0～4/5。优选地，所述脉动热管吸热器沿长度方向置于所述复合抛物聚光器的焦点圆上，且所述脉动热管吸热器的管径≤4mm。对于上述直膨式热泵装置，在一种可能的实现方式中，将所述两路及以上的所述套换热器并联形成套管换热器管组，所述套管换热器管组的进出口分别通过二级分液器与所述进液分液管和所述出液集液管连通。本专利技术还提供了一种集热液体的流程控制方法，该流程控制方法包括：控制部采集太阳能集热器的参数以及运行数据，还采集供暖循环的供水温度；控制部基于所述参数、所述运行数据以及所述出风温度，对选定的当前供暖模式下对应的太阳能集热器的目标函数进行优化；控制部获取目标函数为最优值时对应的设于太阳能集热器的进液分液管和出液集液管上的各个电动阀门的目标开关状态；其中，所述最优值为给定温度和流量下最小泵功；控制部将电动阀门的开关状态调整为目标开关状态，使得太阳能集热器的集热液体在进液分液管、出液集液管、套管换热器和蓄热水箱之间形成可调整的流动路径。对于上述流程控制方法，在一种可能的实现方式中，该流程控制方法还包括：控制部显示所述出风温度以及根据所述参数以及运行数据得出的信息，包括：集热液体的进出液温度、流量和压差；当前的环境参数；以及各个所述电动阀门的当前的开关状态；存储供暖循环的参数以及运行数据，用于后续调出。有益效果本专利技术的供暖装置提高了供暖的稳定性和效率，具体地，通过采用复合抛物聚光器、脉动热管吸热器与套管换热器组成的脉动热管集热单元改善了集热效率，以及通过改变集热液体的流动路径来调整集热效率，进而改善了太阳能集热器的集热温度和集热量对供暖装置的不同供暖需求的适应性。附图说明当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本专利技术。此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1示出本专利技术一个实施例的循环供暖装置的结构示意图(有蓄热水箱)；图2示出本专利技术一个实施例的循环供暖装置的太阳能集热器剖视示意图。图3示出本专利技术的一个实施例的循环供暖装置的太阳能集热器的控制部的逻辑框图；图4-1示出本专利技术的一个实施例的循环供暖装置的太阳能集热器的控制部的一种实施例的逻辑框图(控制装置+远程控制装置协作完成)；图4-2示出本专利技术的一个实施例的循环供暖装置的集热器的控制部的另一种实施例的逻辑框图(控制装置单独完成)；图5示出本专利技术的一个实施例的循环供暖装置的太阳能集热器的控制部的一种优化方式的逻辑框图。附图标记列表1、进液分液管2、脉动热管吸热器3、出液集液管4、复合抛物聚光器5、电动阀门61、第一温度传感器62、第二温度传感器63、第三温度传感器64、供暖温度传感器7、流量传感器81、第一压差传感器测点82、第二压差传感器测点9、流量控制阀10、风速传感器11、太阳辐射传感器12、循环泵13、蓄热水箱14、换热器15、供暖末端16、供暖循环泵17、信号线18、底板19、保温层20、框架21、盖板玻璃22、套管换热器。具体实施方式下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环供暖装置，其特征在于，该供暖装置包括：供暖循环，其包括蓄热水箱、供暖末端以及循环水泵；以及太阳能集热器，其包括壳体以及置于所述壳体内的集热部；其中，所述集热部包括进液分液管、出液集液管以及置于二者之间的脉动热管集热单元，所述脉动热管集热单元包括复合抛物聚光器、脉动热管吸热器和套管换热器，所述脉动热管吸热器由若干组蒸发段和冷凝段间隔形成，蒸发段跨列式置于所述复合抛物聚光器；所述套管换热器的套壳的两端分别与进液分液管和出液集液管连通，所述冷凝段置于套壳内；所述蒸发段内的工质吸收由所述复合抛物聚光器反射的太能辐射能之后，将热量传递到所述冷凝段并与所述套管换热器内的集热液体进行换热，所述集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管换热器之间形成流动路径，且在具有物理意义的前提下，能够通过可调整的方式接入所述流动路径的所述套管换热器的个数；所述蓄热水箱内的换热器使所述流动路径形成闭环。

【技术特征摘要】
1.一种循环供暖装置，其特征在于，该供暖装置包括：供暖循环，其包括蓄热水箱、供暖末端以及循环水泵；以及太阳能集热器，其包括壳体以及置于所述壳体内的集热部；其中，所述集热部包括进液分液管、出液集液管以及置于二者之间的脉动热管集热单元，所述脉动热管集热单元包括复合抛物聚光器、脉动热管吸热器和套管换热器，所述脉动热管吸热器由若干组蒸发段和冷凝段间隔形成，蒸发段跨列式置于所述复合抛物聚光器；所述套管换热器的套壳的两端分别与进液分液管和出液集液管连通，所述冷凝段置于套壳内；所述蒸发段内的工质吸收由所述复合抛物聚光器反射的太能辐射能之后，将热量传递到所述冷凝段并与所述套管换热器内的集热液体进行换热，所述集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管换热器之间形成流动路径，且在具有物理意义的前提下，能够通过可调整的方式接入所述流动路径的所述套管换热器的个数；所述蓄热水箱内的换热器使所述流动路径形成闭环。2.根据权利要求1所述的循环供暖装置，其特征在于，所述进液分液管和所述出液集液管上分布有若干个电动阀门，通过调整各个所述电动阀门的开关状态，处于开状态的电动阀门能够使得集热液体在所述进液分液管、所述出液集液管和所述套管换热器之间形成可调整的、多级脉动热管吸热器吸热的流动路径；其中，以进液分液管上游到下游的方向为脉动热管吸热器的吸热级数递增的方向，则级数较高的高温级的脉动热管吸热器的吸热面积≥处于级数较低的低温级的脉动热管吸热器的吸热面积。3.根据权利要求2所述的循环供暖装置，其特征在于，还包括控制部，其与各个电动阀门均为电连接，用于调整各个所述电动阀门的开关状态；且对于经所述控制部调整各个所述电动阀门的开关状态形成的流动路径而言，在脉动热管吸热器的吸热级数递增的方向上，当脉动热管吸热器的总吸热级数为奇数时，设于所述进液分液管上的最下游的电动阀门应当关闭，设于所述出液集液管上的最下游的电动阀门应当打开；当脉动热管吸热器的吸热级数为偶数时，反之。4.根据权利要求3所述的循环供暖装置，其特征在于，所述进液分液管上还设有调节流量控制阀，通过所述控制部调整所述调节流量控制阀的开度，来调整集热液体在所述流动路径中的流量。5.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣吉，胡文举，吴青平，王瑞祥，王华生，胡洁，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京;11