專利名稱：一種彎折型太陽能熱泵集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及彎折型太陽能熱泵集熱器。
背景技術(shù)：
因?yàn)楣?jié)能和環(huán)保，太陽能技術(shù)在日常生活中得到了廣泛應(yīng)用。例如將太陽能技術(shù)應(yīng)用在熱水器領(lǐng)域中就形成了太陽能熱水器。常見的太陽能熱水器包括集熱器和水箱，集熱器內(nèi)集熱板接收太陽能，溫度升高，并加熱在集熱板內(nèi)流通的工作介質(zhì)，溫度升高后的工作介質(zhì)通過管路流過水箱，與水箱中的水進(jìn)行熱交換，在熱交換的過程中，水箱中的水的溫度升高，工作介質(zhì)的溫度降低；溫度降低后的工作介質(zhì)再通過管路流回集熱器中繼續(xù)被加熱；以此循環(huán)。但是上面現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能熱水器能夠正常工作的前提條件是集熱板的溫度要比室內(nèi)水箱中水的溫度高出一定程度。如果集熱板的溫度與室內(nèi)水箱中水的溫度已經(jīng)差不多，或者更嚴(yán)重集熱板的溫度低于室內(nèi)水箱中水的溫度，則上面描述的太陽能熱水器將無法正常工作，因?yàn)榧療岚逯械墓ぷ鹘橘|(zhì)已經(jīng)不能將集熱板吸收的內(nèi)能再轉(zhuǎn)移給水箱里的水了。而這種情況通常在光照條件不是特別好的時(shí)段經(jīng)常發(fā)生，例如傍晚或者陰天的時(shí)候，而通常這個(gè)時(shí)候集熱板仍然在吸收太陽能，但是卻無法將這部分內(nèi)能傳遞給水箱中的水，致使整個(gè)太陽能熱水器的太陽能利用率不是很高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種彎折型太陽能熱泵集熱器，能夠提高集熱板吸收的太陽能的利用效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種彎折型太陽能熱泵集熱器，包括一集熱板，所述集熱板內(nèi)部設(shè)置有第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道；所述第一工作介質(zhì)流通通道的一端形成第一工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第一工作介質(zhì)出口 ；所述第二工作介質(zhì)流通通道的一端形成第二工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第二工作介質(zhì)出口 ；所述第一工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的第一工作介質(zhì)熱交換器相連通，組成太陽能熱交換循環(huán)回路，所述第二工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的冷凝器以及水箱外部的壓縮機(jī)相連通，組成熱泵循環(huán)回路；所述集熱板沿著第一通道和第二通道排列方向的截面呈鋸齒狀。本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能熱泵集集熱器將太陽能和熱泵兩種對(duì)水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱的方式整合在了一起，同時(shí)在集熱板內(nèi)又為這兩種熱循環(huán)的方式同時(shí)設(shè)置了兩種工作介質(zhì)的流通通道。當(dāng)光照條件不是太好但是集熱板仍然能夠吸收太陽能時(shí)，雖然集熱板的溫度相對(duì)于水箱中水的溫度不是太高，但是可以通過集熱板的強(qiáng)制循環(huán)，將集熱板上內(nèi)能強(qiáng)制搬運(yùn)至水箱中，進(jìn)而提高集熱板吸收的太陽能的利用效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明中的太陽能熱泵集熱器中的集熱板一個(gè)實(shí)施例的軸測(cè)圖；圖2是本發(fā)明中的太陽能熱泵集熱器中的集熱板另一個(gè)實(shí)施例的軸測(cè)圖；圖3是圖2中的集熱板的左視圖；圖4是圖2中的集熱板的右視圖；圖5是一個(gè)集熱板單元的軸測(cè)圖；圖6是圖5中的集熱板單元的左視圖；圖7是利用本發(fā)明實(shí)施例中的集熱器組成的太陽能熱泵集熱系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供一種彎折型太陽能熱泵集熱器，該太陽能熱泵集熱器的示意圖，該集熱器包括一彎折型的集熱板，該集熱板沿著第一通道和第二通道排列方向的截面呈鋸齒狀，集熱板內(nèi)設(shè)置有第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道。第一工作介質(zhì)流通通道的一端形成第一工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第一工作介質(zhì)出口。第二工作介質(zhì)流通通道的一端形成第二工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第二工作介質(zhì)出口。第一工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的第一工作介質(zhì)熱交換器相連通，組成太陽能熱交換循環(huán)回路，第二工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的冷凝器以及水箱外部的壓縮機(jī)相連通，組成熱泵循環(huán)回路。本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能熱泵集集熱器將太陽能和熱泵兩種對(duì)水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱的方式整合在了一起，同時(shí)在集熱板內(nèi)又為這兩種熱循環(huán)的方式同時(shí)設(shè)置了兩種工作介質(zhì)的流通通道。當(dāng)光照條件不是太好但是集熱板仍然能夠吸收太陽能時(shí)，雖然集熱板的溫度相對(duì)于水箱中水的溫度不是太高，但是可以通過集熱板的強(qiáng)制循環(huán)，將集熱板上內(nèi)能強(qiáng)制搬運(yùn)至水箱中，進(jìn)而提高集熱板吸收的太陽能的利用效率，因此在本發(fā)明中，熱泵的熱循環(huán)和太陽能的熱循環(huán)達(dá)到了有機(jī)的配合。此外，集熱板設(shè)計(jì)成鋸齒狀，可以最大程度地提高朝陽面的光照效率，因?yàn)橥ǔｊ柟舛际切敝肷湄Q直平面的，而將集熱板本身設(shè)計(jì)成鋸齒狀，可以使得朝向上傾斜的一面受到陽光的垂直入射。根據(jù)實(shí)際的需要，上述太陽能熱泵集熱器中的流通通道的排列方式可以有很多種，以下以幾個(gè)典型的例子詳細(xì)說明。實(shí)施例一
圖I示出了本發(fā)明中的太陽能熱泵集熱器中的集熱板一個(gè)實(shí)施例的軸測(cè)圖，請(qǐng)參見圖1，該實(shí)施例中的集熱板中的第一工作介質(zhì)流通通道由設(shè)置在集熱板內(nèi)的多條平行的第一通道111以及連接相鄰兩條第一通道的第一彎管113組成，第二工作介質(zhì)流通通道由設(shè)置在集熱板內(nèi)的多條平行的第二通道112和連接相鄰兩條第二通道的第二彎管114組成。本實(shí)施例中的集熱板為一個(gè)整體的板狀結(jié)構(gòu)，并且沿著第一通道和第二通道排列方向的截面呈鋸齒狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠理解，滿足上述條件的第一通道和第二通道可以整體上在集熱板上分成兩個(gè)區(qū)域。例如一個(gè)區(qū)域內(nèi)排列的都是第一通道，該區(qū)域?qū)嶋H上就是形成第一工作介質(zhì)流通通道的區(qū)域；另一個(gè)區(qū)域裴烈的都是第二通道，該區(qū)域?qū)嶋H上就是形成第二工作介質(zhì)流通通道的區(qū)域。但是為了使得第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道都能夠充分并且平均的利用整個(gè)集熱板的各個(gè)區(qū)域吸收的太陽能，圖I中示出的集熱板中，第一通道111和第二通道112在集熱板內(nèi)是交替排列的。這樣，當(dāng)太陽能熱交換循環(huán)回路因?yàn)楣庹諚l件有
限而無法正常工作時(shí)，與第一通道111相鄰的第二通道112可以很容易地從附近將集熱板上的內(nèi)能搬運(yùn)至水箱中。由于集熱板上的第一通道111和第二通道112是交替排列的，那么在集熱板內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連接相鄰第一通道111的彎管113以及實(shí)現(xiàn)連接相鄰第二通道的112的彎管114就很困難，因?yàn)檫@樣很容易使得第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道之間產(chǎn)生交叉。因?yàn)闉榱丝头@種問題，優(yōu)選地，用于連接第一通道111的彎管113和連接第二通道112的彎管114均設(shè)置在集熱板的外部。參見圖I可知，當(dāng)彎管113和彎管114為設(shè)置在集熱板外部的獨(dú)立彎管時(shí)，可以通過合理的設(shè)計(jì)，避免彎管113和114交叉。實(shí)施例二本實(shí)施例提供另一種結(jié)構(gòu)的集熱板，該集熱板與實(shí)施例一中的集熱板的不同在于集熱板是由多個(gè)集熱板單元通過扣接的方式拼接在一起的，這種方式可以方便集熱板的加工，形成模塊化加工，并且運(yùn)輸和安裝方便。具體地，圖2示出了該集熱板的軸測(cè)圖，圖3為圖2中的集熱板的左視圖，圖4為圖2中的集熱板的右視圖。請(qǐng)同時(shí)參見圖2至圖4，該集熱板中的第一工作介質(zhì)流通通道仍然由設(shè)置在集熱板內(nèi)的多條平行的第一通道111以及連接相鄰兩條第一通道的第一彎管113組成，第二工作介質(zhì)流通通道仍然由多條平行的第二通道112和連接相鄰兩條第二通道的第二彎管114組成，其中圖3和圖4中示出的左視圖和右視圖，省略了第一彎管和第二彎管的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在圖2至圖4中，第一通道111和第二通道112在集熱板內(nèi)是交替排列的。連接第一通道111的彎管113和連接第二通道112的彎管114均設(shè)置在集熱板的外部。此外，本實(shí)施例中的集熱板是由多個(gè)沿第一通道111和第二通道112排列方向劃分的集熱板單元Ila拼接而成，為了方便加工，每個(gè)集熱板單元Ila的結(jié)構(gòu)可以完全相同，例如尺寸相同，其上分布的第一通道111和第二通道112的個(gè)數(shù)和位置相同。在圖2至圖4中，熱別地，以每個(gè)集熱板單元Ila上設(shè)置一條第一通道111和一條第二通道為例，圖5特別示出了一個(gè)集熱板單元的基本結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖，圖6為圖5中的集熱板單元的左視圖。以下詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能熱泵集熱器的使用方法。
圖7是利用本發(fā)明中的集熱器組成的太陽能熱泵集熱系統(tǒng)的剖視圖，如圖7所示，該系統(tǒng)總體上包括水箱2和集熱器I。集熱器I中包括上述實(shí)施例中的集熱板，集熱板中設(shè)有第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道。在水箱2中設(shè)置有冷凝器6和第一工作介質(zhì)熱交換器5。在水箱2外部設(shè)置壓縮機(jī)3,該壓縮機(jī)3通過管路41、44、45和46與水箱2中的冷凝器6和集熱板中設(shè)置的第二工作介質(zhì)流通通道相同，組成熱泵循環(huán)回路。該熱泵循環(huán)回路用于通過熱泵的方式，將外部集熱板的熱量搬運(yùn)至水箱2中。在水箱外部還設(shè)置水泵9，水泵通過管路47、42和43與水箱中的第一工作介質(zhì)熱交換器5和集熱板中的第一工作介質(zhì)流通通道相連通，組成太陽能熱交換循環(huán)回路。該太陽能熱交換循環(huán)回路用于將集熱板吸收的太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，并搬運(yùn)至水箱2內(nèi)。在本發(fā)明中，第二工作介質(zhì)可以為氟利昂，第一工作介質(zhì)的材料可以為太陽能熱
水器中常用的熱交換循環(huán)介質(zhì)。由此可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能熱泵集熱系統(tǒng)將太陽能和熱泵兩種對(duì)水箱內(nèi)的水進(jìn)行加熱的方式整合在了一起，同時(shí)在集熱板內(nèi)又為這兩種熱循環(huán)的方式同時(shí)設(shè)置了兩種工作介質(zhì)的流通通道。但光照條件不是太好但是集熱板仍然能夠吸收太陽能時(shí)，雖然集熱板的溫度相對(duì)于水箱中水的溫度不是太高，但是可以通過熱板的強(qiáng)制循環(huán)，將集熱板上內(nèi)能強(qiáng)制搬運(yùn)至水箱中，進(jìn)而提高集熱板吸收的太陽能的利用效率，因此在本發(fā)明中，熱泵的熱循環(huán)和太陽能的熱循環(huán)達(dá)到了有機(jī)的配合。以下對(duì)本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)做詳細(xì)說明。為了提高熱交換的效率，在水箱2中的冷凝器6可以為螺線管形狀的結(jié)構(gòu)，并且螺線管的兩端通過管路45和46與壓縮機(jī)相通。第一工作介質(zhì)熱交換器5也可以設(shè)置為螺線管形狀的結(jié)構(gòu)。其中，第一工作介質(zhì)熱交換器5可以套在冷凝器6的外部，這樣可以進(jìn)一步提高整個(gè)水箱內(nèi)的熱交換效率。壓縮機(jī)3可以設(shè)置在水箱2的頂部，同時(shí)為了安裝和運(yùn)輸方便，以及外觀美觀，將水箱2和壓縮機(jī)3以及必要的管路設(shè)置在一個(gè)外殼7中。太陽能循環(huán)回路結(jié)構(gòu)是這樣的集熱板上的第一工作介質(zhì)流通通道的兩端分別為第一工作介質(zhì)進(jìn)口 1-2和第一工作介質(zhì)出口 1-3。集熱板的第一工作介質(zhì)出口 1-3通過管路43與水箱2中的第一工作介質(zhì)熱交換器5的一端相連通，該第一工作介質(zhì)熱交換器5的另一端通過管路42、47和水泵9與集熱板的第一工作介質(zhì)進(jìn)口 1-2相連通。熱泵循環(huán)回路結(jié)構(gòu)是這樣的集熱板上的第二工作介質(zhì)流通通道的兩端分別為第二工作介質(zhì)進(jìn)口 1-1和第二工作介質(zhì)出口 1-4。集熱板的第二工作介質(zhì)出口 1-1通過管路41與水箱2中的壓縮機(jī)3的進(jìn)口相連通，壓縮機(jī)3的出口通過管路44與集熱板的第二工作介質(zhì)進(jìn)口 1-4相連通。在壓縮機(jī)3的進(jìn)口和出口之間還有一段通路就是管路45、46和冷凝器6組成的通路。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種彎折型太陽能熱泵集熱器，包括一集熱板，其特征在于，所述集熱板內(nèi)部設(shè)置有第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道； 所述第一工作介質(zhì)流通通道的一端形成第一工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第一工作介質(zhì)出口 ； 所述第二工作介質(zhì)流通通道的一端形成第二工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第二工作介質(zhì)出口 ； 所述第一工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的第一工作介質(zhì)熱交換器相連通，組成太陽能熱交換循環(huán)回路，所述第二工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的冷凝器以及水箱外部的壓縮機(jī)相連通，組成熱泵循環(huán)回路； 所述集熱板沿著第一通道和第二通道排列方向的截面呈鋸齒狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，所述第一工作介質(zhì)流通通道由設(shè)置在集熱板內(nèi)的多條平行的第一通道以及連接相鄰兩條通道的第一彎管組成；所述第二工作介質(zhì)流通通道由設(shè)置在集熱板內(nèi)的多條平行的第二通道以及連接相鄰兩條通道的第二彎管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，所述第一通道和第二通道在集熱板內(nèi)交替排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，所述第一彎管和第二外管均為設(shè)置在集熱板外部的彎管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，所述集熱板為一個(gè)整體的板狀結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，所述集熱板由沿第一通道和第二通道排列方向劃分的多個(gè)集熱板單元組成所述集熱板單元之間通過扣接的方式拼接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能熱泵集熱器，其特征在于，每個(gè)集熱板單元中設(shè)置一條第一通道和一條第二通道。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種彎折型太陽能熱泵集熱器，包括一集熱板，所述集熱板內(nèi)部設(shè)置有第一工作介質(zhì)流通通道和第二工作介質(zhì)流通通道；所述第一工作介質(zhì)流通通道的一端形成第一工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第一工作介質(zhì)出口；所述第二工作介質(zhì)流通通道的一端形成第二工作介質(zhì)進(jìn)口，另一端形成第二工作介質(zhì)出口；所述第一工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的第一工作介質(zhì)熱交換器相連通，組成太陽能熱交換循環(huán)回路，所述第二工作介質(zhì)流通通道用于通過管路與水箱中的冷凝器以及水箱外部的壓縮機(jī)相連通，組成熱泵循環(huán)回路；所述集熱板沿著第一通道和第二通道排列方向的截面呈鋸齒狀。
文檔編號(hào)F24J2/00GK102853555SQ20121029107
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者范雪峰 申請(qǐng)人:范雪峰