專利名稱：以氣體為工作介質的全屋頂太陽能熱水器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能熱利用中的一種太陽熱能收集、轉換的設備，這種設備是以空 氣或其它導熱性能更高的氣體作為工作介質，在特定系統(tǒng)內循環(huán)流通，進行太陽熱能的收 集、輸送與轉換。
背景技術：
目前利用太陽能熱制備熱水工程技術領域中，主要有玻璃真空管集熱器和平板式 集熱器組成大面積集熱器陣列，利用液體工質或直接利用水循環(huán)，將集熱器陣列吸收的太 陽熱能輸送到儲水箱，達到利用太陽能的目的。目前太陽能熱水器按運行方式可分為泵強制循環(huán)液態(tài)工質及液態(tài)工質自循環(huán)兩 種方式，這兩種方式的共同特征均是依靠液態(tài)工質循環(huán)進行熱量的轉移及交換。太陽能熱水器按換熱方式分為直接換熱方式和間接換熱方式。直接換熱為水箱內 的水直接作為換熱介質，通過泵強制循環(huán)或自循環(huán)，將太陽能集熱器吸收的熱能轉移到水 箱內。在北方冬季及高寒地帶，集熱器部位的水會因夜間溫度過低而凍結，使集熱器部件產 生凍脹而破壞。針對這一缺陷，后來在水箱內設置換熱盤管或其它形狀的內膽，液態(tài)工質通 過設在水箱內的換熱盤管或換熱內膽進行間接換熱，同時工質添加了防凍液，一定程度上 減少了集熱器冬季凍脹損壞。上述以直接換熱或間接換熱方式工作的系統(tǒng)，無一不使用液態(tài)工質，特別是間接 換熱方式的系統(tǒng)，換熱工質的填充及后期加液、更換均需耗費高額成本。目前太陽能熱水工程大面積集熱器一般都是架設在房屋建筑屋頂上，不具有防水 與遮陽功能，并不能直接作為屋頂使用，而是需要固定安裝在原有屋面之上，在很大程度上 還會破壞屋面的防水效果，也不利于降低工程造價。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有的技術缺陷，本發(fā)明意在提供以氣體為介質的太陽能熱水器，其平板集 熱器陣列作為房屋建筑的屋頂，用空氣或其他氣體介質作為熱能傳輸介質，在本發(fā)明所述 的特定的循環(huán)系統(tǒng)內吸收太陽熱能制取熱水。其氣體換熱循環(huán)為封閉式自循環(huán)或風機強制 循環(huán)，經過試驗比較，宜選用風機強制循環(huán)方式。


圖1、圖2為根據(jù)本發(fā)明而實施的太陽能熱水器系統(tǒng)運行示意圖。圖3、圖4、圖5為根據(jù)本發(fā)明而實施的全屋頂太陽能熱水器屋頂布置示意圖。
具體實施例方式為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出根據(jù)本發(fā)明而實施的以下實施方案，但本發(fā)明的保護 范圍不限于此，凡是以空氣或其他氣體作為工作介質運行的與以下實施方案相似的產品及
3技術都將落入本發(fā)明的保護范圍。以氣體為工作介質的全屋頂太陽能熱水器工程根據(jù)本發(fā)明而實施的全屋頂太陽能熱水器工程，參照說明書附圖1及附圖2 ；圖1 所示構誥何括根據(jù)中國專利申請?zhí)?009100547277 t件中要求的平板太陽能集熱器26，上 匯流箱1，下匯流箱6，集熱器26通過橋聯(lián)箱19組成陣列，輸送氣體的管道24、25，設置于 管道上的循環(huán)風機7，水箱外殼15，不銹鋼水箱內膽13，設于內膽與外殼之間的發(fā)泡保溫層 14，冷水進口 9及熱水出口 12，設置于內膽底部的換熱器8，水溫探頭11，集熱器端高溫探 頭17，輔助電加熱棒10及智能溫差控制儀16 ；集熱器，輸氣管道、水箱構成一個封閉循環(huán)系 統(tǒng)；圖2所示構造與圖1所示構造的區(qū)別在水箱的構造，圖2所示系統(tǒng)水箱內膽與保溫層之 間留有一定的間隙18，循環(huán)的氣體可以自由流通，由水箱內膽直接與熱氣體進行熱交換，為 了提高換熱效率，可在水箱內膽外壁上焊接鋁翅片或銅翅片。根據(jù)本發(fā)明而實施的屋頂太陽能熱水器，其工作原理為平板太陽能集熱器26受 到太陽光輻射，集熱器內的空氣迅速升溫，當探頭17與探頭11探測的溫度差值達到設定值 時，智能控制儀16啟動循環(huán)風機7，系統(tǒng)內的工作介質空氣通過循環(huán)風機7進行強制循環(huán)流 動，在封閉循環(huán)系統(tǒng)內，熱氣流沿輸氣管道25流入水箱，由換熱器8或水箱內膽13直接吸 收熱量加熱水箱內的水，熱氣流降溫后沿輸氣管道24流回集熱器26，完成一個吸熱換熱循 環(huán)。根據(jù)本發(fā)明而實施的屋頂太陽能熱水器，從儲水箱熱水出口 12流出的熱水供多 個用戶使用，為使用戶在使用熱水過程中實現(xiàn)即開即熱，將冷水進口與熱水出口的管道布 置成循環(huán)回路，利用循環(huán)泵27實現(xiàn)進行管道與儲水箱內的水保持循環(huán)，從而實現(xiàn)在各用戶 的接入端能即時提供與儲水箱相同水溫的熱水，單向閥28則阻止進水端9的冷水進入用戶端。根據(jù)本發(fā)明而實施的屋頂太陽能熱水器，其目的在于提供一種安全，成本低，節(jié)能 環(huán)保的制取熱水的設備。具體來講，根據(jù)本發(fā)明而實施的所述屋頂太陽能熱水器，由于不需使用液態(tài)工質， 完全使用空氣等氣體作為熱量的吸收轉移及交換的介質，同時不需使用昂貴的承壓式平板 集熱器，成本大幅降低，更由于不使用液態(tài)工質，不再需要后期使用過程中的加液及更換工 質液的工作，其后期維護成本為零，成本優(yōu)勢十分明顯。具體來講，由集熱器26和橋聯(lián)箱19組成的集熱板陣列，可直接作為房屋建筑屋 面使用，具有擋雨和遮陽的功能。在現(xiàn)階段城市房屋建筑的平改坡的工程改造中，主要是 解決房屋建筑頂層漏水與被太陽直接暴曬的問題，本發(fā)明的集熱板陣列可直接應用于屋面 改造，即可作為平改坡的屋面材料，起到擋雨與隔絕太陽暴曬樓板的作用，又可吸收太陽熱 能，提供居民所需生活熱水。
權利要求
一種太陽能熱利用的設備，以空氣或其它導熱性更強的氣體作為工作介質，優(yōu)選空氣作為工作介質，在特定的循環(huán)系統(tǒng)內利用太陽能制取熱水；其特征在于這種設備是一種使用氣體而非液態(tài)介質作為工作介質來利用太陽能的設備。
2.根據(jù)權利要求1所述而實施的以氣體為工作介質的全屋頂太陽能熱水器，包括平板 太陽能集熱器26，上匯流箱1，橋聯(lián)箱19及下匯流箱6，輸送氣體的管道24、25，設置于管道 上的循環(huán)風機7，水箱外殼15，不銹鋼承壓水箱內膽13，設于內膽與外殼之間的發(fā)泡保溫層 14，冷水進口 9及熱水出口 12，設置于內膽底部的換熱器8(圖1)，或設置于水箱內的空氣 層18(圖2)，水箱溫度探頭11，集熱板溫度探頭17，輔助電加熱棒10及智能控制儀16 ；其 特征在于集熱器，上下匯流箱，橋聯(lián)箱，輸氣管道，循環(huán)風機及水箱構成一個封閉循環(huán)系統(tǒng)， 探頭17和探頭11達到設定的溫差值時，智能控制儀16啟動循環(huán)風機7，由循環(huán)風機7提供 氣體循環(huán)動力，空氣在封閉系統(tǒng)內循環(huán)流動完成吸熱換熱過程，從而吸收太陽能加熱水箱 內的水。
3.根據(jù)權利要求2所述而實施的全屋頂太陽能熱水器，其特征還在于每個平板集熱器 為單一模塊，通過連接組件橋聯(lián)箱19可以拼裝成無縫隙結構，組成平板集熱器陣列，即可 作為太陽能集熱器使用，又可以作為房屋建筑的屋頂使用，起到防雨和遮陽的作用。
4.根據(jù)權利要求2所述而實施的全屋頂太陽能熱水器，其特征在于熱水集中供應，儲 水箱內的熱水通過管道與用戶接入端輸送到用戶使用端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用太陽能制取熱水的設備。這種設備完全采用氣體作為工作介質，在封閉的系統(tǒng)內，將集熱器富集的太陽熱能轉移至水箱，加熱水箱內的水，達到收集使用太陽能的目的。這種太陽能熱水器的集熱器可拼裝成一整片，安裝在房屋頂部，作為房屋建筑的屋頂使用，起到防雨和遮陽的作用，既可節(jié)約建筑成本，又可利用太陽能生產熱水。
文檔編號F24J2/40GK101957079SQ20101023404
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者葉志勇 申請人:葉志勇