專利名稱：復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種將傳統(tǒng)的平板式太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)的制冷劑管道結(jié)合為一體的集熱裝置，屬于太陽(yáng)能熱利用范疇，太陽(yáng)能集熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能熱利用發(fā)展到今天，無(wú)論是在集熱器的集熱效率方面，或是在性價(jià)比方面都取得了巨大的進(jìn)步。太陽(yáng)能熱水器在中國(guó)具有非常廣闊的市場(chǎng)，并且隨著能源危機(jī)的不斷加劇，太陽(yáng)能的利用受到了國(guó)家越來(lái)越大的重視。目前市場(chǎng)上常用的太陽(yáng)能集熱器主要有真空管式、平板式等。其中，平板式集熱器由于其結(jié)構(gòu)因素易于
與建筑相結(jié)合并且可以承壓使用，發(fā)展前景廣闊。但存在熱損失較嚴(yán)重，隨著集熱水溫的升高，集熱效率下降很快的問(wèn)題。另外，由于太陽(yáng)輻射的不穩(wěn)定，太限能熱水器無(wú)法保證隨時(shí)隨地的熱水需要。當(dāng)今市場(chǎng)上的太陽(yáng)能熱水器大多采用輔助電加熱的方式彌補(bǔ)，這種對(duì)高位能源的不合理使用造成了巨大的浪費(fèi)。
將熱泵與太陽(yáng)能熱水器相結(jié)合，在太陽(yáng)輻射不充足時(shí)，采用熱泵制取熱水，即能保持供熱的穩(wěn)定，又具有相對(duì)較高的制熱效率，節(jié)能效果顯著。目前研究較多的太陽(yáng)能熱水裝置與熱泵的結(jié)合主要有直接膨脹式和間接膨脹式兩種，直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵的集熱器直接作為熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器，制冷劑直接吸收太陽(yáng)輻射蒸發(fā)；間接膨脹式太陽(yáng)能熱泵的集熱器與蒸發(fā)器分開(kāi)，制冷劑從集熱器獲得的熱水中吸收熱量蒸發(fā)。
直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵結(jié)構(gòu)緊湊，由于制冷劑吸熱蒸發(fā)，集熱板溫度相對(duì)不高且分布均勻，集熱效率能始終保持在較高水平，但是在太陽(yáng)輻射很充足時(shí)，熱泵也保持開(kāi)啟，造成了電能的浪費(fèi)；間接膨脹式太陽(yáng)能熱泵，在太陽(yáng)輻射很充足時(shí)可以直接產(chǎn)生熱水使用，但用來(lái)給蒸發(fā)器提供熱水時(shí)，輸送管路上會(huì)有熱量損失，而且集熱效率會(huì)隨著集熱板溫度的提高而明顯降低。
將平板太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)的制冷劑管道結(jié)合為一體，制冷劑直接從水中吸取熱量以減少輸送管路上的熱損，同時(shí)在環(huán)境溫度較低的情況下能維持集熱效率不至于過(guò)低，是一種在集熱器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方面的有益嘗試。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提供一種可以高效利用太陽(yáng)輻射，將平板太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)的制冷劑管道結(jié)合為一體的復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器，從而實(shí)現(xiàn)充分利用太陽(yáng)能，高效制取熱水的功能。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的一體化平板太陽(yáng)能集熱器，將熱泵熱水裝置的制冷劑管路與平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路結(jié)合成一體形成太陽(yáng)能集熱裝置；其中，平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路包括集水管道、分水管道、熱水管道、集熱翅片，集水管道、分水管道、分別位于上下兩側(cè)，熱水管道位于集水管道、分水管道之間并將二者連通，在熱水管道的側(cè)面連接集熱翅片；熱泵熱水裝置的制冷劑管路包括制冷劑管道、閥門(mén)、螺旋翅片，其中，制冷劑管道的外側(cè)設(shè)有螺旋翅片，并位于集水管道、分水管道、熱水管道中，陶門(mén)位于制冷劑管道的進(jìn)口或出口處。
熱水管道的內(nèi)壁是銅管，該銅管被上下兩片薄鋁翅片緊緊包裹在中間，集熱翅片與銅管的接觸處用導(dǎo)熱膠粘連，集熱翅片呈波紋狀且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。制冷劑管道采用紫銅管制作，管外加工有鋁螺旋翅片，強(qiáng)化制冷劑與水之間的換熱；制冷劑管道安裝在熱水管道軸心處，同程式布置平衡各個(gè)流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷劑量基本相同，這種設(shè)計(jì)能夠使制冷劑蒸發(fā)均勻，使得集熱溫度也能相對(duì)均勻。
制冷劑管道安裝在熱水管道軸心處，同程式布置平衡各個(gè)流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷劑量基本相同，這種設(shè)計(jì)能夠使制冷劑蒸發(fā)均勻，使得集熱溫度也能相對(duì)均勻。制冷劑管道通過(guò)制冷劑總管與集熱器外框架結(jié)合來(lái)固定，閥門(mén)安裝在制冷劑總管上，控制裝置接收溫度型號(hào)，控制閥門(mén)開(kāi)度。頂部安裝單層玻璃蓋板，背部安裝保溫材料，最大程度的減少熱量散失，維持集熱效率。
夏季，太陽(yáng)輻射充足時(shí)，控制器關(guān)閉制冷劑管道閥門(mén)，太陽(yáng)能集熱器直接利用太陽(yáng)輻射獲取熱水；若太陽(yáng)輻射不充分，控制器調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，使得制冷劑流向熱水管內(nèi)的制冷劑管路， 一體化集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用，啟動(dòng)熱泵循環(huán)。制冷劑從水中吸取熱量蒸發(fā)，在熱泵熱水器冷凝端制取滿足溫度的熱水。
冬季太陽(yáng)輻射普遍不充足，制冷劑管道閥門(mén)常開(kāi)。熱泵熱水器以該集熱器積蓄的熱水作為熱源，制冷劑吸收管道外熱水管中已經(jīng)被加熱至一定溫度的熱水的熱量蒸發(fā)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，在冷凝端冷凝放熱，制取滿足溫度要求的熱水。
有益效果本實(shí)用新型的有益效果是
1.將平板太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)制冷劑管道結(jié)合為一體，結(jié)構(gòu)新穎緊湊，避免了間接膨脹式太陽(yáng)能熱泵熱水輸送過(guò)程中的熱損失，特別適合與熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用；
2. 在冬季太陽(yáng)輻射普遍不充足，溫度普遍較低的環(huán)境下，制冷劑直接從集熱水管道中吸取熱量，蒸發(fā)溫度高于從環(huán)境中直接吸收熱量，而且避免了空氣源熱泵熱水裝置在冬季蒸發(fā)器容易結(jié)霜的危險(xiǎn)。
3. 制冷劑從熱水中直接吸收熱量，使得集熱效率不會(huì)因?yàn)榧療岚鍦囟鹊纳叨@著降低。在太陽(yáng)輻射普遍不足，環(huán)境溫度普遍較低的冬季效果尤為顯著。


圖l是復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)圖。其中有玻璃蓋板l、集水管道2、分水管道3、熱水管道4、集熱翅片5、制冷劑管道6、閥門(mén)7、控制裝置8、保溫材料9、螺旋翅片10。
圖2是復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器的正視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器由玻璃蓋板、集水管道、分水管道、熱水管道、集熱翅片、制冷劑管道、閥門(mén)、控制裝置、保溫材料、螺旋翅片等部分組成。
將熱泵熱水裝置的制冷劑管路與平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路結(jié)合成一體形成太陽(yáng)能集熱裝置；其中，平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路包括集水管道2、分水管道3、熱水管道4、集熱翅片5，集水管道2、分水管道3、分別位于上下兩側(cè)，熱水管道4位于集水管道2、分水管道3之間并將二者連通，在熱水管道4的側(cè)面連接集熱翅片5;熱泵熱水裝置的制冷劑管路包括制冷劑管道6、閥門(mén)7、螺旋翅片IO，其中，
制冷劑管道6的外側(cè)設(shè)有螺旋翅片10，并位于集水管道2、分水管道3、熱水管道4中，閥門(mén)7位于制冷劑管道6的進(jìn)口或出口處。
復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器的熱水管道4采用銅管，每根熱水銅管被上下兩片薄鋁翅片5緊緊包裹在中間，翅片與銅管的接觸處用導(dǎo)熱膠粘連，翅片經(jīng)過(guò)處理呈波紋狀且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。能滿足最大限度的吸收太陽(yáng)輻射的要求，同時(shí)保持翅片與銅管之間的高導(dǎo)熱系數(shù)，使得太陽(yáng)輻射能能夠快速有效的傳遞到熱水管道。制冷劑管道6采用紫銅管制作，管外加工有鋁螺旋翅片10，強(qiáng)化制冷劑與水之間的換熱。制冷劑管道安裝在熱水管道軸心處，同程式布置平衡各個(gè)流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷劑量基本相同，這種設(shè)計(jì)能夠使制冷劑蒸發(fā)均
5勻，使得集熱溫度也能相對(duì)均勻。制冷劑管道通過(guò)制冷劑總管與集熱器外框結(jié)合來(lái)固定，閥門(mén)7安裝在總管上，控制裝置8接收溫度型號(hào)，控制閥門(mén)開(kāi)度。
整個(gè)集熱器頂部鋪設(shè)有透明玻璃蓋板1,背部設(shè)有保溫材料9，能夠最大限度的吸收太陽(yáng)輻射，同時(shí)減少熱量散失。
制冷劑管道上的閥門(mén)7由控制裝置8調(diào)節(jié)其開(kāi)度，可以與熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)使用。夏季，太陽(yáng)輻射充足時(shí)，控制器關(guān)閉制冷劑管道閥門(mén)，管內(nèi)無(wú)制冷劑流通，太陽(yáng)能集熱器直接利用太陽(yáng)輻射獲取熱水；若太陽(yáng)輻射不充分，直接利用太陽(yáng)輻射獲得的熱水無(wú)法滿足溫度要求時(shí)，控制器調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，使得制冷劑流向熱水管內(nèi)的制冷劑管路，復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用，啟動(dòng)熱泵循環(huán)。制冷劑從水中吸取熱量蒸發(fā)，在熱泵熱水器冷凝端制取滿足溫度的熱水。
冬季太陽(yáng)輻射普遍不充足，直接接收太陽(yáng)輻射能獲得的熱水溫度往往無(wú)法滿足
要求，此時(shí)制冷劑管道閥門(mén)常開(kāi)。熱泵熱水器以該集熱器積蓄的熱水作為熱源，制冷劑吸收管道外熱水管中已經(jīng)被加熱至一定溫度的熱水的熱量蒸發(fā),經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，在冷凝端冷凝放熱，制取滿足溫度要求的熱水，完成熱泵循環(huán)。
該復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器能充分利用太陽(yáng)輻射制取熱水。冬季利用已被太陽(yáng)能加熱的熱水作為吸熱熱源，提高了蒸發(fā)溫度，制熱效率得以提升，而且避免了空氣源熱泵熱水器從空氣中吸熱，蒸發(fā)器有可能結(jié)霜的危險(xiǎn)。同時(shí)在冬季太陽(yáng)輻射普
遍不強(qiáng)，溫度通常較低的情況下，制冷劑的不斷蒸發(fā)維持了吸熱板在較低溫度下，吸熱效率不至于很低。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于將熱泵熱水裝置的制冷劑管路與平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路結(jié)合成一體形成太陽(yáng)能集熱裝置；其中，平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路包括集水管道(2)、分水管道(3)、熱水管道(4)、集熱翅片(5)，集水管道(2)、分水管道(3)、分別位于兩側(cè)，熱水管道(4)位于集水管道(2)與分水管道(3)之間并將二者連通，在熱水管道(4)的外側(cè)面連接集熱翅片(5)；熱泵熱水裝置的制冷劑管路包括制冷劑管道(6)、閥門(mén)(7)、螺旋翅片(10)，其中，制冷劑管道(6)的外側(cè)設(shè)有螺旋翅片(10)，并位于集水管道(2)、分水管道(3)、熱水管道(4)中，閥門(mén)(7)位于制冷劑管道(6)的進(jìn)口或出口處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于熱水管道(4)的內(nèi)壁是銅管，該銅管被上下兩片薄鋁翅片緊緊包裹在中間，集熱翅片(5)與銅管的接觸處用導(dǎo)熱膠粘連，集熱翅片(5)呈波紋狀且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于制冷劑管道(6)采用紫銅管制作，管外加工有鋁螺旋翅片(10)，強(qiáng)化制冷劑與水之間的換熱；制冷劑管道安裝在熱水管道(4)軸心處，同程式布置平衡各個(gè)流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷劑量基本相同，這種設(shè)計(jì)能夠使制冷劑蒸發(fā)均勻，使得集熱溫度也能相對(duì)均勻。
專利摘要復(fù)合管道式太陽(yáng)能集熱器將普通平板式太陽(yáng)能集熱器與熱泵熱水系統(tǒng)的蒸發(fā)器制冷劑管道結(jié)合為一體，二者同軸布置，充分利用太陽(yáng)輻射能。將熱泵熱水裝置的制冷劑管路與平板太陽(yáng)能集熱器的熱水管路結(jié)合成一體形成太陽(yáng)能集熱裝置；其中，在熱水管道(4)的外側(cè)面連接集熱翅片(5)，制冷劑管道(6)的外側(cè)設(shè)有螺旋翅片(10)，并位于集水管道(2)、分水管道(3)、熱水管道(4)中，熱水管道(4)的內(nèi)壁是銅管，該銅管被上下兩片薄鋁翅片緊緊包裹在中間，集熱翅片(5)與銅管的接觸處用導(dǎo)熱膠粘連，集熱翅片(5)呈波紋狀且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。
文檔編號(hào)F24J2/30GK201355134SQ200920036998
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張小松, 磊 楊 申請(qǐng)人:東南大學(xué)