一種根據蓄熱材料溫度智能流量控制的太陽能蓄熱系統的制作方法
【專利說明】一種根據蓄熱材料溫度智能流量控制的太陽能蓄熱系統
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于太陽能領域，尤其涉及一種太陽能蓄熱系統。
【背景技術】
[0003]隨著現代社會經濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。然而煤、石油、天然氣等傳統能源儲備量不斷減少、日益緊缺，造成價格的不斷上漲，同時常規(guī)化石燃料造成的環(huán)境污染問題也愈加嚴重，這些都大大限制著社會的發(fā)展和人類生活質量的提高。能源問題已經成為當代世界的最突出的問題之一。因而尋求新的能源，特別是無污染的清潔能源已成為現在人們研究的熱點。
[0004]太陽能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，而且資源量巨大，地球表面每年收的太陽輻射能總量為I X 10 18 kW-h，為世界年耗總能量的一萬多倍。世界各國都已經把太陽能的利用作為新能源開發(fā)的重要一項，我國政府在《政府工作報告》也早已明確提出要積極發(fā)展新能源，其中太陽能的利用尤其占據著突出地位。然而由于太陽輻射到達地球上的能量密度小(每平方米約一千瓦)，而且又是不連續(xù)的，這給大規(guī)模的開發(fā)利用帶來一定困難。因此，為了廣泛利用太陽能，不僅要解決技術上的問題，而且在經濟上必須能同常規(guī)能源相克爭。
[0005]目前太陽能蓄熱的自動化程度不高，雖然現有技術也對太陽能的智能控制進行了研究，但是針對太陽能蓄熱的智能控制研究不是很多，針對上述問題，本發(fā)明提供了一種新的智能控制的太陽能蓄熱系統，從而太陽能利用過程中的智能控制。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明提供了一種新的太陽能蓄熱系統，從而解決前面出現的技術問題。
[0007]為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種太陽能蓄熱系統，所述系統包括集熱器、蓄熱器，所述集熱器包括集熱管和水箱，所述集熱管包括吸熱端和放熱端，所述放熱端設置在水箱中；所述蓄熱器設置在蓄熱器管路上，所述水箱與蓄熱器連通形成循環(huán)回路，集熱管吸收太陽能，加熱水箱中的水，加熱后的水通過水箱出口管進入蓄熱器，將熱量儲存在蓄熱器的蓄熱材料中；其特征在于:所述蓄熱器中設置溫度傳感器，用于檢測蓄熱材料的溫度;所述的蓄熱器中的溫度傳感器與中央控制器進行數據連接;所述蓄熱器中通入換熱管，所述換熱管與蓄熱材料進行熱交換，所述換熱管與熱利用裝置通過管路相連;所述熱利用裝置與蓄熱器之間的管路上設置閥門，所述閥門與中央控制器進行數據連接;所述中央控制器根據檢測的蓄熱材料的溫度來自動控制閥門的開度。
[0008]作為優(yōu)選，如果檢測的蓄熱材料的溫度高于上限值，則中央控制器控制閥門增加開度，如果檢測的蓄熱材料的溫度低于一定數值，則中央控制器控制閥門降低開度。
[0009]作為優(yōu)選，如果檢測的蓄熱材料的溫度低于下限值，則中央控制器控制閥門關閉。
[0010]作為優(yōu)選，所述集熱管包括扁平管和肋片，所述扁平管包括互相平行的管壁和側壁，所述側壁連接平行的管壁的端部，所述側壁和所述平行的管壁之間形成流體通道，所述集熱管放熱端包括肋片，所述肋片設置在管壁之間，所述肋片包括傾斜于管壁的傾斜部分，所述的傾斜部分與平行的管壁連接，所述傾斜部分將流體通道彼此隔開形成多個小通道，相鄰的傾斜部分在管壁上連接，所述相鄰的傾斜部分以及管壁之間構成三角形;在傾斜部分上設置連通孔，從而使相鄰的小通道彼此連通;連通孔為等腰三角形，所述相鄰的傾斜部分以及管壁之間構成的三角形是等腰三角形。
[0011]作為優(yōu)選，連通孔的等腰三角形的頂角為B，相鄰的傾斜部分以及管壁之間構成的等腰三角形的頂角為A，則滿足如下公式:
Sin(B)=a+b*sin(A/2) -c* sin(A/2)2；
其中a，b，c是參數，其中0.559〈 a〈0.565，I.645〈b〈l.753，I.778〈c〈l.883;60°〈A〈160°；35°<B<90°。
[0012]與現有技術相比較，本發(fā)明的太陽能蓄熱系統具有如下的優(yōu)點:
I)本發(fā)明通過監(jiān)控熱利用裝置的進水溫度和蓄熱材料的溫度，從而通過控制流量保證熱利用裝置的水溫恒定。
[0013]2)本發(fā)明智能監(jiān)控熱損失，并及時提醒用戶關于熱損失的情況。
[0014]3)本發(fā)明通過檢測的蓄熱溫度，通過控制閥門的開閉，從而保證智能化蓄熱，保證了熱量充分利用。
[0015]4)本發(fā)明研究了新的集熱器結構，并且通過大量的實驗，確定了最佳的扁平集熱管的結構尺寸，從而使得保證換熱阻力的情況下，使得換熱效果達到最佳。
【附圖說明】
[0016]圖1是太陽能集熱器系統控制結構示意圖；
圖2是本發(fā)明太陽能集熱器截面結構示意圖；
圖3是本發(fā)明集熱管橫截面結構示意圖；
圖4是本發(fā)明一個集熱管內肋片設置通孔位置處的橫切面的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明設置通孔結構傾斜部分平面的示意圖；
圖6是本發(fā)明設置通孔結構傾斜部分平面的另一個示意圖；
圖7是本發(fā)明的三角形通孔結構示意圖；
圖8是本發(fā)明集熱管吸熱部分的橫截面示意圖；
圖9是本發(fā)明優(yōu)選的集熱管吸熱部分的橫截面示意圖；
圖10是圖1改進不意圖；
圖11是蓄熱器結構示意圖。
[0017]附圖標記如下:
I集熱管，2流體通道，3管壁，4傾斜部分，5頂點，6連通孔，7肋片，8水箱，9吸熱端，10放熱端，11底板，12吸熱膜，13玻璃板，14隔熱層，15內肋片，16蓄熱器，17水箱出口管，18水箱入口管，19出口管溫度傳感器，20出口管閥門，21旁通管路溫度傳感器，22旁通管路閥門，23入口管閥門，24蓄熱器管路閥門，25蓄熱器管路溫度傳感器，26中央控制器，27蓄熱器入口管，28蓄熱材料，29熱利用管路閥門，30熱利用裝置。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]本文中，如果沒有特殊說明，涉及公式的，表示除法，“X”、表示乘法。
[0020]一種太陽能集熱系統，如圖1 一 2所示，所述系統包括集熱器、蓄熱器16，所述集熱器包括集熱管I和水箱8，所述集熱管I包括吸熱端9和放熱端10，所述放熱端10設置在水箱8中。吸熱端9吸收太陽能，通過放熱端10將熱量傳遞給水箱中的水。所述水箱8與蓄熱器16連通形成循環(huán)回路，集熱管I吸收太陽能，加熱水箱8中的水，加熱后的水通過水箱出口管17進入蓄熱器16，在蓄熱器16中進行換熱，將熱量儲存在蓄熱器16的蓄熱材料中，在蓄熱器16中流出的水在水箱入口管18進入水箱8中進行加熱。
[0021]所述太陽能集熱器還包括透明玻璃板13、隔熱層14、吸熱膜12。吸熱膜12設置在集熱管I吸熱端9的上面(即面向太陽的一面)，透明玻璃板13覆蓋在集熱管的吸熱端9的正面，吸熱端9與透明玻璃板16之間留有隔熱層17，作為優(yōu)選，隔熱層為真空層。作為優(yōu)選透明玻璃板16采用鋼化玻璃、隔熱層為真空層;作為優(yōu)選，吸熱膜12通過濺射的方式設置在熱管I吸熱端9的正面。
[0022]底板11設置在集熱管I下部，所述底板為保溫材料。
[0023]作為優(yōu)選，隔熱層17的厚度為18mm?25mm;作為優(yōu)選為20 mm。
[0024]如圖3所示，在放熱端10，所述集熱管包括扁平管I和肋片7，所述扁平管I包括互相平行的管壁3和側壁12，所述側壁12連接平行的管壁2的端部，所述側壁12和所述平行的管壁3之間形成流體通道2，所述肋片7設置在管壁3之間，所述肋片7包括傾斜于管壁的傾斜部分4，所述的傾斜部分4與平行的管壁3連接，所述傾斜部分4將流體通道2彼此隔開形成多個小通道10，相鄰的傾斜部分4在管壁上連接，所述相鄰的傾斜部分4以及管壁3之間構成三角形;在傾斜部分4上設置連通孔6，從而使相鄰的小通道10彼此連通。
[0025]通過設置連通孔6，保證相鄰的小通道10之間的連通，從而使得壓力大的小通道內的流體可以向鄰近的壓力小的小通道內流動，解決扁平管換熱的情況下的內部壓力不均勻以及局部壓力過大的問題，從而促進了流體在換熱通道內的充分流動，提高了換熱效率，同時也提高了集熱管的使用壽命。
[0026]作為優(yōu)選，沿著扁平管橫截面的管壁3的中間(即圖3橫截面示意圖中管壁3的中間位置)向兩側側壁12方向，不同傾斜部分4上的所述的通孔6面積不斷的變小。其中，位于扁平管I的中間位置，即圖2橫截面示意圖中管壁3的中間位置，通孔6的面積最大。主要原因是通過實驗發(fā)現，因為流體分配不均勻，中間壓力最大，從中間向兩側壓力逐漸減小。因此通孔面積的分配，使得中部的流體盡可能向兩邊流動，減少中部的流動阻力，同時為了避免開孔面積過大造成換熱面積的減少，使得開孔面積根據壓力來進行變化，在降低阻力的同時，進一步提尚換熱效率。
[0027]作為優(yōu)選，沿著扁平管橫截面的中間向側壁12方向，不同傾斜部分4上的所述的通孔6面積不斷的變小的幅度越來越大。通過如此設置，也是符合流動壓力的變化規(guī)律，進一步降低流動阻力的同時，提高換熱效率。
[0028]作為優(yōu)選，所述連通孔6的形狀為等腰三角形，所述等腰三角形的底邊的中點到頂角的方向與流體的流動方向相同。也就是說，等腰三角形的頂角方向為流體流動方向。通過實驗發(fā)現，將