本發(fā)明專利技術涉及一種循環(huán)供暖裝置以及集熱液體的流程控制方法，裝置包括供暖循環(huán)以及太陽能集熱器，集熱器包括殼體以及置于所述殼體內(nèi)的集熱部；其中，所述集熱部包括進液分液管、出液集液管以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元；其中，所述脈動熱管集熱單元包括復合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器和套管換熱器，所述脈動熱管吸熱器由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，蒸發(fā)段跨列式置于所述復合拋物聚光器；所述套管換熱器的套殼的兩端分別與進液分液管和出液集液管連通，所述冷凝段置于套殼內(nèi)。集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管換熱器之間形成流動路徑。本發(fā)明專利技術的供暖裝置能夠通過調(diào)整集熱液體的流程來滿足供暖需求。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及太能輻射熱能利用領域，具體涉及一種循環(huán)供暖裝置以及集熱液體的流程控制方法。
技術介紹
目前太陽能集熱器內(nèi)的集熱液體靠自然對流或泵流動。集熱溫度和流量被動調(diào)節(jié)，無法根據(jù)實際需要動態(tài)通過調(diào)整運行狀態(tài)(集熱溫度和流量)以適應天氣及使用需求的變化；而且太陽能集熱器通常采用平板結(jié)構(gòu)的吸熱面來吸收太陽能，且吸熱面的溫度普遍比吸熱管溫度高，形成了一個高溫輻射面和漏熱面，影響集熱效率。目前對于太陽能集熱器的改進，主要是針對集熱器的集熱溫度進行。如在真空管集熱器內(nèi)插入金屬管以改變流體流程，或者在平板集熱器的集熱管內(nèi)進行部分集熱流程的串聯(lián)布置等。但是對太陽能集熱器的優(yōu)化十分有限，如何從根本上改變集熱器的集熱量以及提高集熱器的利用率，使集熱器能根據(jù)使用需求自動調(diào)整集熱液體流程高效運行，是尚待進一步優(yōu)化的問題。利用太陽能集熱器集熱進行供暖的應用非常廣泛。但是目前太陽能集熱器內(nèi)的集熱液體靠自然對流或泵流動，集熱溫度受太陽輻射影響大，集熱溫度和集熱量波動大，無法根據(jù)供暖的實際需求對集熱器的集熱水平進行動態(tài)調(diào)節(jié)。
技術實現(xiàn)思路
技術問題本專利技術要解決的技術問題是，如何根據(jù)用戶的供暖需求而調(diào)整集熱液體的集熱溫度和集熱量。解決方案有鑒于此，本專利技術的一個實施例提供了一種循環(huán)供暖裝置，該循環(huán)供暖裝置包括：供暖循環(huán)，其包括蓄熱水箱、供暖末端以及循環(huán)水泵；以及太陽能集熱器，其包括殼體以及置于所述殼體內(nèi)的集熱部；其中，所述集熱部包括進液分液管、出液集液管以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元，所述脈動熱管集熱單元包括復合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器和套管換熱器，所述脈動熱管吸熱器由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，蒸發(fā)段跨列式置于所述復合拋物聚光器；所述套管換熱器的套殼的兩端分別與進液分液管和出液集液管連通，所述冷凝段置于套殼內(nèi)；所述蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收由所述復合拋物聚光器反射的太能輻射能之后，將熱量傳遞到所述冷凝段并與所述套管換熱器內(nèi)的集熱液體進行換熱，所述集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管換熱器之間形成流動路徑，且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調(diào)整的方式接入所述流動路徑的所述套管換熱器的個數(shù)；所述蓄熱水箱內(nèi)的換熱器使所述流動路徑形成閉環(huán)。對于上述循環(huán)供暖裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述進液分液管和所述出液集液管上分布有若干個電動閥門，通過調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)，處于開狀態(tài)的電動閥門使得集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和所述套管換熱器之間形成可調(diào)整的、多級脈動熱管吸熱器吸熱的流動路徑；其中，以進液分液管上游到下游的方向為脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向，則級數(shù)較高的高溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積≥處于級數(shù)較低的低溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積。對于上述循環(huán)供暖裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括控制部，其與各個電動閥門均為電連接，用于調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)；對于經(jīng)所述控制部調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)形成的流動路徑而言，在脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向上，當脈動熱管吸熱器的總吸熱級數(shù)為奇數(shù)時，設于所述進液分液管上的最下游的電動閥門應當關閉，設于所述出液集液管上的最下游的電動閥門應當打開；當脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)為偶數(shù)時，反之。對于上述循環(huán)供暖裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述進液分液管上還設有調(diào)節(jié)流量控制閥，通過調(diào)整所述調(diào)節(jié)流量控制閥的開度來調(diào)整集熱液體在所述流動路徑中的流量。對于上述循環(huán)供暖裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述太陽能集熱器還包括傳感器組，其包括：第一傳感器組，其設于所述進液分液管的上游，用于檢測集熱液體在進口處的特征參數(shù)；第二傳感器組，其設于所述出液集液管的下游，用于檢測集熱液體在出口處的特征參數(shù)；第三傳感器組，其設于所述太陽能集熱器所處的環(huán)境中，用于檢測環(huán)境參數(shù)；以及供暖溫度傳感器，其設于所述供水管路上，用于檢測供暖流體的溫度；上述(第一、第二、第三)傳感器組以及供暖溫度傳感器分別與所述控制部電連接，用于向所述控制部提供用于調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)的基準參數(shù)。優(yōu)選地，以所述毛細吸熱器的軸向方向為長度方向，所述復合拋物聚光器與所述毛細吸熱器在該長度方向的尺寸相適應，且所述復合拋物聚光器的截取比的范圍為0～4/5。優(yōu)選地，所述脈動熱管吸熱器沿長度方向置于所述復合拋物聚光器的焦點圓上，且所述脈動熱管吸熱器的管徑≤4mm。對于上述直膨式熱泵裝置，在一種可能的實現(xiàn)方式中，將所述兩路及以上的所述套換熱器并聯(lián)形成套管換熱器管組，所述套管換熱器管組的進出口分別通過二級分液器與所述進液分液管和所述出液集液管連通。本專利技術還提供了一種集熱液體的流程控制方法，該流程控制方法包括：控制部采集太陽能集熱器的參數(shù)以及運行數(shù)據(jù)，還采集供暖循環(huán)的供水溫度；控制部基于所述參數(shù)、所述運行數(shù)據(jù)以及所述出風溫度，對選定的當前供暖模式下對應的太陽能集熱器的目標函數(shù)進行優(yōu)化；控制部獲取目標函數(shù)為最優(yōu)值時對應的設于太陽能集熱器的進液分液管和出液集液管上的各個電動閥門的目標開關狀態(tài)；其中，所述最優(yōu)值為給定溫度和流量下最小泵功；控制部將電動閥門的開關狀態(tài)調(diào)整為目標開關狀態(tài)，使得太陽能集熱器的集熱液體在進液分液管、出液集液管、套管換熱器和蓄熱水箱之間形成可調(diào)整的流動路徑。對于上述流程控制方法，在一種可能的實現(xiàn)方式中，該流程控制方法還包括：控制部顯示所述出風溫度以及根據(jù)所述參數(shù)以及運行數(shù)據(jù)得出的信息，包括：集熱液體的進出液溫度、流量和壓差；當前的環(huán)境參數(shù)；以及各個所述電動閥門的當前的開關狀態(tài)；存儲供暖循環(huán)的參數(shù)以及運行數(shù)據(jù)，用于后續(xù)調(diào)出。有益效果本專利技術的供暖裝置提高了供暖的穩(wěn)定性和效率，具體地，通過采用復合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器與套管換熱器組成的脈動熱管集熱單元改善了集熱效率，以及通過改變集熱液體的流動路徑來調(diào)整集熱效率，進而改善了太陽能集熱器的集熱溫度和集熱量對供暖裝置的不同供暖需求的適應性。附圖說明當結(jié)合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本專利技術。此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構(gòu)成對本專利技術的不當限定。圖1示出本專利技術一個實施例的循環(huán)供暖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(有蓄熱水箱)；圖2示出本專利技術一個實施例的循環(huán)供暖裝置的太陽能集熱器剖視示意圖。圖3示出本專利技術的一個實施例的循環(huán)供暖裝置的太陽能集熱器的控制部的邏輯框圖；圖4-1示出本專利技術的一個實施例的循環(huán)供暖裝置的太陽能集熱器的控制部的一種實施例的邏輯框圖(控制裝置+遠程控制裝置協(xié)作完成)；圖4-2示出本專利技術的一個實施例的循環(huán)供暖裝置的集熱器的控制部的另一種實施例的邏輯框圖(控制裝置單獨完成)；圖5示出本專利技術的一個實施例的循環(huán)供暖裝置的太陽能集熱器的控制部的一種優(yōu)化方式的邏輯框圖。附圖標記列表1、進液分液管2、脈動熱管吸熱器3、出液集液管4、復合拋物聚光器5、電動閥門61、第一溫度傳感器62、第二溫度傳感器63、第三溫度傳感器64、供暖溫度傳感器7、流量傳感器81、第一壓差傳感器測點82、第二壓差傳感器測點9、流量控制閥10、風速傳感器11、太陽輻射傳感器12、循環(huán)泵13、蓄熱水箱14、換熱器15、供暖末端16、供暖循環(huán)泵17、信號線18、底板19、保溫層20、框架21、蓋板玻璃22、套管換熱器。具體實施方式下面本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種循環(huán)供暖裝置，其特征在于，該供暖裝置包括：供暖循環(huán)，其包括蓄熱水箱、供暖末端以及循環(huán)水泵；以及太陽能集熱器，其包括殼體以及置于所述殼體內(nèi)的集熱部；其中，所述集熱部包括進液分液管、出液集液管以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元，所述脈動熱管集熱單元包括復合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器和套管換熱器，所述脈動熱管吸熱器由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，蒸發(fā)段跨列式置于所述復合拋物聚光器；所述套管換熱器的套殼的兩端分別與進液分液管和出液集液管連通，所述冷凝段置于套殼內(nèi)；所述蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收由所述復合拋物聚光器反射的太能輻射能之后，將熱量傳遞到所述冷凝段并與所述套管換熱器內(nèi)的集熱液體進行換熱，所述集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管換熱器之間形成流動路徑，且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調(diào)整的方式接入所述流動路徑的所述套管換熱器的個數(shù)；所述蓄熱水箱內(nèi)的換熱器使所述流動路徑形成閉環(huán)。
【技術特征摘要】
1.一種循環(huán)供暖裝置，其特征在于，該供暖裝置包括：供暖循環(huán)，其包括蓄熱水箱、供暖末端以及循環(huán)水泵；以及太陽能集熱器，其包括殼體以及置于所述殼體內(nèi)的集熱部；其中，所述集熱部包括進液分液管、出液集液管以及置于二者之間的脈動熱管集熱單元，所述脈動熱管集熱單元包括復合拋物聚光器、脈動熱管吸熱器和套管換熱器，所述脈動熱管吸熱器由若干組蒸發(fā)段和冷凝段間隔形成，蒸發(fā)段跨列式置于所述復合拋物聚光器；所述套管換熱器的套殼的兩端分別與進液分液管和出液集液管連通，所述冷凝段置于套殼內(nèi)；所述蒸發(fā)段內(nèi)的工質(zhì)吸收由所述復合拋物聚光器反射的太能輻射能之后，將熱量傳遞到所述冷凝段并與所述套管換熱器內(nèi)的集熱液體進行換熱，所述集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和至少一部分所述套管換熱器之間形成流動路徑，且在具有物理意義的前提下，能夠通過可調(diào)整的方式接入所述流動路徑的所述套管換熱器的個數(shù)；所述蓄熱水箱內(nèi)的換熱器使所述流動路徑形成閉環(huán)。2.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)供暖裝置，其特征在于，所述進液分液管和所述出液集液管上分布有若干個電動閥門，通過調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)，處于開狀態(tài)的電動閥門能夠使得集熱液體在所述進液分液管、所述出液集液管和所述套管換熱器之間形成可調(diào)整的、多級脈動熱管吸熱器吸熱的流動路徑；其中，以進液分液管上游到下游的方向為脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向，則級數(shù)較高的高溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積≥處于級數(shù)較低的低溫級的脈動熱管吸熱器的吸熱面積。3.根據(jù)權利要求2所述的循環(huán)供暖裝置，其特征在于，還包括控制部，其與各個電動閥門均為電連接，用于調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)；且對于經(jīng)所述控制部調(diào)整各個所述電動閥門的開關狀態(tài)形成的流動路徑而言，在脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)遞增的方向上，當脈動熱管吸熱器的總吸熱級數(shù)為奇數(shù)時，設于所述進液分液管上的最下游的電動閥門應當關閉，設于所述出液集液管上的最下游的電動閥門應當打開；當脈動熱管吸熱器的吸熱級數(shù)為偶數(shù)時，反之。4.根據(jù)權利要求3所述的循環(huán)供暖裝置，其特征在于，所述進液分液管上還設有調(diào)節(jié)流量控制閥，通過所述控制部調(diào)整所述調(diào)節(jié)流量控制閥的開度，來調(diào)整集熱液體在所述流動路徑中的流量。5.根據(jù)權利要求3所述的...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：徐榮吉，胡文舉，吳青平，王瑞祥，王華生，胡潔，
申請(專利權)人：北京建筑大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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