[實(shí)用新型]復(fù)合管道式太陽能集熱器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920036998.5
• 申請(qǐng)日: 2009-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN201355134Y
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊磊;張小松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): F24J2/24
• 分類號(hào): F24J2/24;F24J2/30;F24J2/48;F24H4/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

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，屬于太陽能熱利用范疇，太陽能集熱技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽能熱利用發(fā)展到今天，無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。太陽能熱水器在中國具有非常廣闊的市場(chǎng)，并且隨著能源危機(jī)的不斷加劇，太陽能的利用受到了國家越來越大的重視。目前市場(chǎng)上常用的太陽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題。另外，由于太陽輻射的不穩(wěn)定，太阻能熱水器無法保證隨時(shí)隨地的熱水需要。當(dāng)今市場(chǎng)上的太陽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)。

將熱泵與太陽能熱水器相結(jié)合，在太陽輻射不充足時(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輻射蒸發(fā)；間接膨脹式太陽能熱泵的集熱器與蒸發(fā)器分開，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，但是在太陽輻射很充足時(shí)，熱泵也保持開啟，造成了電能的浪費(fèi)；間接膨脹式太陽能熱泵，在太陽輻射很充足時(shí)可以直接產(chǎn)生熱水使用，但用來給蒸發(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)問題：本實(shí)用新型的目的是提供一種可以高效利用太陽輻射，將平板太陽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)合管道式太陽能集熱器，從而實(shí)現(xiàn)充分利用太陽能，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能集熱器，將熱泵熱水裝置的制冷劑管路與平板太陽能集熱器的熱水管路結(jié)合成一體形成太陽能集熱裝置；其中，平板太陽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、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，閥門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。制冷劑管道通過制冷劑總管與集熱器外框架結(jié)合來固定，閥門安裝在制冷劑總管上，控制裝置接收溫度型號(hào)，控制閥門開度。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，太陽輻射充足時(shí)，控制器關(guān)閉制冷劑管道閥門，太陽能集熱器直接利用太陽輻射獲取熱水；若太陽輻射不充分，控制器調(diào)節(jié)閥門開度，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。

冬季太陽輻射普遍不充足，制冷劑管道閥門常開。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能熱泵熱水輸送過程中的熱損失，特別適合與熱泵熱水系統(tǒng)聯(lián)合使用；