專利名稱：一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，屬于太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種太陽能熱水器，特別是利用工作介質(zhì)的相變循環(huán)傳遞太陽光熱能量的太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
直插式真空管太陽能熱水器因其影響建筑美觀，國內(nèi)的規(guī)范城市和小區(qū)已經(jīng)限制使用，國外應(yīng)用的也不很多；分體流道式平板太陽能熱水器由于集熱器和水箱可以分離配置，集熱器形態(tài)扁平方正、可以與建筑美觀結(jié)合，水箱可以置于室內(nèi)易于保溫，因此在溫?zé)釒У貐^(qū)和國外應(yīng)用廣泛，但其存在熱水自循環(huán)動力不足常需要電泵輔助循環(huán)的缺陷，而且集熱器的抗凍、抗垢性能較差，故其應(yīng)用也有明顯局限；為了解決上述問題，有人把熱管技術(shù)應(yīng)用到太陽能領(lǐng)域而提出分離式熱管太陽能熱水器方案，即把多支熱管元件的蒸發(fā)段并列成排管，其上下兩端分別用聯(lián)集管并聯(lián)起來放在平板形保溫集熱箱內(nèi)，將冷凝段集合成一體形成冷凝換熱器放在水箱內(nèi)，蒸發(fā)段的上聯(lián)集管與冷凝換熱器的進氣口管道連接，蒸發(fā)段的下聯(lián)集管與冷凝換熱器的出液口管道連接，系統(tǒng)內(nèi)形成真空并充注低沸點工作介質(zhì)，這種熱水器具有外形美觀、易于安裝、抗凍耐寒、傳熱迅速的優(yōu)點，但其蒸發(fā)段的蒸發(fā)工況處于滿液蒸發(fā)狀態(tài)，只能有部分蒸發(fā)排管處在液相蒸發(fā)工作區(qū)，集熱面積利用率和蒸發(fā)效率不高，因此綜合效果存在局限；中國專利申請93231758和96228353分別提出對上述方案具有改進效果的構(gòu)想，即只用一條連接管子作為恒溫段將蒸發(fā)段的上聯(lián)集管和冷凝換熱器連接起來，氣體和回流液體在同一個管內(nèi)流動，回流液體由排管上端流入，從而具備了形成沿排管向下降膜蒸發(fā)工況，這樣可以提高蒸發(fā)能力、提高集熱面積利用率、降低集熱器內(nèi)外溫度差，從而提高熱效率，但上述方案的實施均存在以下嚴重缺陷而難于達到預(yù)期目標第一、流量不多的液態(tài)回流工作介質(zhì)進入蒸發(fā)段的上聯(lián)集管后，因缺少均衡的分配裝置而使各支排管回液不均，或是被淹沒、或是出現(xiàn)干枯，導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定均衡的工作，極大地影響集熱性能、甚至不能正常工作；第二、排氣和回液共用一個較長的管道，管內(nèi)的氣態(tài)工作介質(zhì)和液態(tài)回流介質(zhì)反方向長流程相對運動，存在嚴重的攜帶現(xiàn)象和較大的回流阻力，影響穩(wěn)定的回流和綜合熱效率，使裝置的性能欠穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以完美的與建筑一體化安裝的、液態(tài)回流工質(zhì)自動均衡分配的、氣液兩相工質(zhì)順向流動的、并且可以形成穩(wěn)定降膜蒸發(fā)工況的實用、美觀、高效、抗凍的太陽能熱水裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，由內(nèi)部裝有均衡分液器和毛細導(dǎo)液管的平板集熱器和冷凝換熱器、盛水器、保溫輸氣管以及保溫輸液管等組成，在平板形保溫箱框的向陽面裝有透光蓋板，組成平板集熱器的外殼，其內(nèi)安裝帶有太陽能選擇性吸收涂層的集熱板，集熱板上熱連接多組排管，排管的上下兩端分別用聯(lián)集管相互連通，上聯(lián)集管通過至少一根保溫輸氣管與冷凝換熱器連通，冷凝換熱器用法蘭或螺紋裝配在盛水器的壁上，其低位口與保溫輸液管的一端連通，而高位口連接排氣充液管或閥門；所述均衡分液器是安裝在平板集熱器內(nèi)或聯(lián)集管內(nèi)的平置的管形部件，其一端有一接口通過保溫輸液管與冷凝換熱器的低位出液管連通而另一端封閉，在均衡分液器上均勻排列與排管數(shù)量相等的、彼此尺寸相同的精密節(jié)流孔板，精密節(jié)流孔板的外側(cè)分別與毛細導(dǎo)液管的一端密閉連通，毛細導(dǎo)液管的另一端分別與排管的上部內(nèi)腔連通；組成平板集熱器的均衡分液器、排管、聯(lián)集管與冷凝換熱器連成的系統(tǒng)內(nèi)形成真空，并充注適量低沸點抗凍工作介質(zhì)。
為了便于工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝，集熱器、保溫輸氣管、保溫輸液管、冷凝換熱器及盛水器可以分別制造、現(xiàn)場組裝，保溫輸液管和保溫輸氣管的兩端采用擴張管自密封活螺母連接或法蘭活連接，并且與集熱器連接的兩個接口也可以分別串聯(lián)閥門以適應(yīng)集熱器內(nèi)預(yù)先充注工作介質(zhì)情況的封閉控制；為了保證在集熱器高于冷凝換熱器的安裝位置時液態(tài)工作介質(zhì)能夠返回集熱器，在保溫輸液管和均衡分液器連接成的液相系統(tǒng)上可以串聯(lián)輸液泵進行液體輸送；為了便于系統(tǒng)排空和補充工作介質(zhì)的調(diào)試，在下聯(lián)集管設(shè)置與調(diào)試電熱器配合的套管；為了提高集熱排管內(nèi)部的蒸發(fā)能力，可以在光管的內(nèi)壁緊密附著導(dǎo)熱毛吸環(huán)狀芯，也可以在內(nèi)壁加工成各種溝槽；為了減少透光蓋板表面的反射損失，表面可形成透光的減反射層；為加強保溫效果，提高工作溫度，也可以使用雙層中空蓋板或在集熱器內(nèi)填充透光絕熱氣體；盛水器也可以是豎立的管道并與其他儲水容器連接成可循環(huán)的盛水系統(tǒng)，可以有多個進、出水口，集熱器和冷凝換熱器可以多組并列安裝在盛水系統(tǒng)上，構(gòu)成組合形式的建筑熱水系統(tǒng)。
采用上述結(jié)構(gòu)后，當(dāng)陽光透過透光蓋板照射到集熱板上的太陽能吸收膜層時，反射損失被降低，大部分光能轉(zhuǎn)變成熱能被集熱排管底部工作介質(zhì)吸收并升溫蒸發(fā)，各排管內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)上聯(lián)集管、保溫輸氣管輸送到冷凝換熱器內(nèi)，通過器壁與盛水器內(nèi)的水換熱冷凝，水被加熱而工質(zhì)被冷凝，冷凝液經(jīng)保溫輸液管靠重力或輸液泵的動力回流到均衡分液器，通過精密節(jié)流孔板和毛細導(dǎo)液管進行均衡節(jié)流、分流、導(dǎo)流，穩(wěn)定均勻地進入各排管上部，流入排管并擴展成沿排管周壁向下流動的膜狀液層，在向下流動過程中又被蒸發(fā)成氣體再上升至上聯(lián)集管，依此循環(huán)工作，使集熱板和排管接收的太陽熱能傳遞到盛水系統(tǒng)；由于實現(xiàn)了沿各個排管全長均衡降膜蒸發(fā)工況，集熱效率和集熱面積利用率顯著提高；利用低沸點工作介質(zhì)的相變傳熱，傳熱速度快、傳熱能力大、室外部件抗凍、室內(nèi)水箱熱損失少；本裝置適用于高層建筑和多層建筑的單戶和集群應(yīng)用，可以獨立壁掛安裝、也可以作為建筑墻體部件或裝飾部件鑲嵌安裝，象分體空調(diào)和裝飾幕墻一樣，實用方便、建筑美觀、壽命長、熱效高、抗冰凍，-20度低溫時的晴天仍然可以產(chǎn)生熱水。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明方案作進一步詳細的說明。


圖1是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的第一種實施方式的系統(tǒng)剖視圖。
圖2是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的外置均衡分液器的局部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖3是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的內(nèi)置均衡分液器的局部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖4是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的第二種實施方式的系統(tǒng)剖視圖。
圖5是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的第三種實施方式的系統(tǒng)剖視圖。
具體實施方式
圖1所示本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置由平板集熱器(1)、保溫輸氣管(4)、冷凝換熱器(5)、盛水器(6)以及均衡分液器(2)和保溫輸液管(3)組成，在平板形保溫箱框(1E)的向陽面裝有單層透光蓋板(1A)，外表面腐蝕成一薄層透光的減反射層，組成平板集熱器(1)的外殼，其內(nèi)充填絕熱的氬氣，平板集熱器(1)內(nèi)安裝帶有太陽能選擇性吸收涂層的集熱板(1G)，集熱板(1G)上焊接豎立的、內(nèi)壁形成螺旋溝槽或附著毛吸芯的排管(1F)，集熱板(1G)，可以是整體的也可以是按排管分離配置的翅片，排管的上下兩端分別用聯(lián)集管(1D)和(1B)相互連通，上聯(lián)集管(1D)的出口(4A)串聯(lián)一個閥門后通過保溫輸氣管(4)與冷凝換熱器(5)的進氣口(5C)連通，冷凝換熱器(5)的高位端口連接排氣充液管并連接一個閥門(5D)，冷凝換熱器(5)的低位出液管口(5B)與保溫輸液管(3)的一端連通，保溫輸液管(3)的另一端串聯(lián)一個閥門后與均衡分液器(2)的進液口連通，所述均衡分液器(2)是安裝在平板集熱器(1)內(nèi)的平置的管形部件，其一端是進液口(3A)與保溫輸液管(3)連通，另一端封閉，在均衡分液器(2)上均勻排列與排管(1F)數(shù)量相等的、彼此尺寸相同的精密節(jié)流孔板(2B)，精密節(jié)流孔板(2B)分別與毛細導(dǎo)液管(2A)的一端密閉連通，其另一端分別與排管(1F)的上部內(nèi)腔連通；組成平板集熱器(1)的均衡分液器(2)、排管(1F)、聯(lián)集管(1D)、(1B)與冷凝換熱器(5)連成的系統(tǒng)內(nèi)形成真空，并充注適量如丙酮或甲醇等低沸點抗凍工作介質(zhì)；保溫輸液管(3)和保溫輸氣管(4)的兩端采用擴張管自密封活螺母連接，下聯(lián)集管(1B) 的一端內(nèi)部裝有電熱棒套管(1C)，另一端連接一個排放閥門(7)；冷凝換熱器(5)用法蘭或螺紋(5A)裝配在盛水器(6)上，盛水器(6)上帶有進水管(6C)、出水管(6D)、浮動出水口(6A)和電加熱器(6B)。
圖2是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的外置均衡分液器的局部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，管形均衡分液器平置于集熱器(1)內(nèi)的聯(lián)集管(1D)外，精密節(jié)流孔板(2B)均勻排列，毛細導(dǎo)液管(2A)從排管(1F)的頂部外側(cè)引入管內(nèi)并出口貼壁。
圖3是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的內(nèi)置均衡分液器的局部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，管形均衡分液器平置于集熱器(1)內(nèi)的聯(lián)集管(1D)內(nèi)部，精密節(jié)流孔板(2B)均勻排列，毛細導(dǎo)液管(2A)從排管(1F)的頂部內(nèi)側(cè)引入管中并出口貼壁。
圖4是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的第二種實施方式的系統(tǒng)剖視圖。其特點是集熱器(1)的安裝位置高于盛水器(6)和冷凝換熱器(5)，并且在冷凝換熱器(5)出液口的保溫輸液管(3)上串聯(lián)輸液泵(3B)用于輸送液態(tài)介質(zhì)，輸液泵(3B)并聯(lián)一個單向閥(3C)。
圖5是本建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置的第三種實施方式的系統(tǒng)剖視圖。是
圖1所示太陽能熱水裝置的另一種變形，其差別在于盛水器(6)是豎立的粗管，其上并列安裝多臺冷凝換熱器(5)及平板集熱器(1)，盛水器(6)的上下兩端分別與副水箱(8)、循環(huán)泵(11)及主水箱(10)連通，并通過循環(huán)管(9)組成可以循環(huán)的大盛水系統(tǒng)，副水箱(8)連接帶有多組水表(13)和閥門(12)的熱水出水管(6D)，副水箱(8)與自來水進水管(6C)連接。
上述建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置可以預(yù)先在工廠制造時充注工作介質(zhì)，現(xiàn)場連接管道經(jīng)排空試漏后開啟閥門即可工作；當(dāng)然也可以取消上述閥門而直接用保溫輸氣管和保溫輸液管連接，現(xiàn)場整體清洗、試漏、排空后充注適量工作介質(zhì)，再經(jīng)下聯(lián)集管內(nèi)部插入的電熱器調(diào)試后再工作。
很明顯，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚，上述具體實施例并不限制本發(fā)明基本思想的其他變形實施方式，例如冷凝換熱器也可以采用套桶結(jié)構(gòu)、排管結(jié)構(gòu)或螺旋管結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以填充多孔導(dǎo)熱填料、外側(cè)可以加散熱翅片；保溫輸氣管也可以多根并列；下聯(lián)集管和保溫輸液管也可以連接粗管儲液器等等。
權(quán)利要求1.一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，由平板集熱器(1)、保溫輸氣管(4)、冷凝換熱器(5)以及盛水器(6)等組成，在平板形保溫箱框(1E)的向陽面裝有透光蓋板(1A)，組成平板集熱器(1)的外殼，其內(nèi)安裝帶有太陽能選擇吸收涂層的集熱板(1G)，集熱板(1G)上緊密連接排管(1F)并且良好導(dǎo)熱，排管的兩端分別用聯(lián)集管(1D)和(1B)相互連通，上聯(lián)集管(1D)通過至少一根保溫輸氣管(4)與冷凝換熱器(5)連通，冷凝換熱器(5)用螺紋或法蘭裝配在盛水器(6)上，冷凝換熱器(5)的高位端連接排氣充液管或閥門(5D)，其特征在于還包括均衡分液器(2)和保溫輸液管(3)，所述均衡分液器(2)是安裝在平板集熱器(1)內(nèi)或聯(lián)集管(1D)內(nèi)的平置的管形部件，其一端有一進液口與保溫輸液管(3)連通，再與冷凝換熱器(5)的低位出液管(5B)連通，另一端封閉，在均衡分液器(2)上均勻排列與排管(1F)數(shù)量相等的、彼此尺寸相同的精密節(jié)流孔板(2B)，精密節(jié)流孔板(2B)分別與毛細導(dǎo)液管(2A)的一端密閉連通，其另一端分別與排管(1F)的上部內(nèi)腔連通；組成平板集熱器(1)的均衡分液器(2)、排管(1F)、聯(lián)集管(1D)、(1B)與冷凝換熱器(5)連成的系統(tǒng)內(nèi)形成真空，并充注適量低沸點抗凍工作介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于保溫輸液管(3)和保溫輸氣管(4)的兩端是擴張管自密封活螺母連接或法蘭活連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于平板集熱器(1)上的上聯(lián)集管(1D)、均衡分液器(2)分別串聯(lián)閥門再與保溫輸氣管(4)、保溫輸液管(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于保溫輸液管(3)與均衡分液器(2)連成的液體管道上串聯(lián)輸液泵(3B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于盛水器(6)是豎立的粗管，其上并列多臺冷凝換熱器(5)和平板集熱器(1)，其上下兩端分別與副水箱(8)、循環(huán)泵(11)及主水箱(10)連通，并通過循環(huán)管(9)組成循環(huán)回路，水循環(huán)系統(tǒng)連接帶有多組水表(13)和閥門(12)的熱水出水管(6D)和自來水進水管(6C)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于下聯(lián)集管(1B)上裝配有電熱套管(1C)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于排管(1F)內(nèi)壁形成溝槽或附著毛吸芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于透光蓋板(1A)的表面形成一薄層透光的減反射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于透光蓋板(1A)與保溫箱框(1E)形成的集熱器(1)內(nèi)腔充填絕熱氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，其特征在于透光蓋板(1A)是雙層中空透光板。
專利摘要一種建筑一體化超導(dǎo)平板太陽能熱水裝置，由內(nèi)部裝有均衡分液器和毛細導(dǎo)液管的平板集熱器、冷凝換熱器、盛水器、保溫輸氣管以及保溫輸液管等組成，通過與裝配在盛水器內(nèi)部的冷凝換熱器相連接的保溫輸液管，將回流工作介質(zhì)導(dǎo)入均衡分液器，再由精密節(jié)流孔板和毛細導(dǎo)液管傳輸?shù)郊療崤殴艿膬?nèi)上壁，實現(xiàn)穩(wěn)定的節(jié)流、分流、導(dǎo)流，形成均勻的降膜流動蒸發(fā)狀態(tài)，在密閉的系統(tǒng)內(nèi)形成真空并充注低沸點抗凍介質(zhì)，具有分液均衡、穩(wěn)定高效、建筑美觀、抗凍耐寒的特點，是全新概念的太陽能升級產(chǎn)品。
文檔編號F24J2/32GK2913962SQ20062009037
公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者喜春野, 鄭麗紅 申請人:喜春野