專利名稱：單邊上下水的太陽能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能利用系統(tǒng)，涉及太陽能集熱體、陶瓷太陽板，特別涉及太陽能集熱系統(tǒng)、陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)的上下水管道的接口位置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)由自然循環(huán)進(jìn)行加熱的太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、支架、水箱、上下循環(huán)管組成，由水泵進(jìn)行循環(huán)加熱的太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、支架、水箱、上下循環(huán)管、水泵組成。太陽能集熱器主要由外殼(結(jié)構(gòu)層)、保溫層、集熱體、透明蓋板(防水層)組成，傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)的太陽能集熱器的進(jìn)出水口的位置采用對角線原則，即相對比較冷的水從太陽能集熱器的下邊的左角或者右角進(jìn)入，經(jīng)過太陽能加熱的集熱器中比較熱的水從上邊的對角流出，如圖1、圖3所示。對于大型太陽能集熱系統(tǒng)來說，水箱的尺寸總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于太陽能集熱器的尺寸，從而需要比較長的上循環(huán)管或者比較長的下循環(huán)管，如圖1、圖3所示。目前太陽能集熱系統(tǒng)正在逐步大型化，近幾年出現(xiàn)的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)采用與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層，形成與建筑一體化、與建筑同壽命的陶瓷太陽能房頂，整座建筑的屋面就是一個陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)，如果采用傳統(tǒng)的對角線原則，需要很長的上循環(huán)管或者下循環(huán)管。更為嚴(yán)重的問題是，現(xiàn)在的建筑物要求有比較完善的內(nèi)外裝修面，有比較高的裝飾要求，很長的循環(huán)管會影響外觀，目前采用的將循環(huán)管放在裝飾天花板內(nèi)的方法不利于維修，并且很長的循環(huán)管橫穿整座建筑，一旦發(fā)生管道滴漏，對裝飾天花板有破壞性的影響，維修工作量很大，費用很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過研究、試驗，尋找在不影響太陽能集熱系統(tǒng)效率的情況下最大限度減短循環(huán)管的方法和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的圖1表示在平房頂I上安裝的傳統(tǒng)自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)，陽光照射在集熱器16的集熱體4上，加熱集熱器中的水，隨水溫提高比重變小，開始通過上匯集管2、上循環(huán)管15上升，進(jìn)入水箱7的上部，水箱下部溫度較低的水通過下循環(huán)管13、下匯集管12補(bǔ)充到集熱器中，以太陽能為動力依次循環(huán)加熱集熱器和水箱中的水。在上匯集管2上安裝管道溫度傳感器31、32、33、34，在下匯集管12上安裝管道溫度傳感器35、36、37、38，記錄每天管道溫度傳感器的溫度和水箱水溫。將上述裝置中的下循環(huán)管13截短，以最短路程與下匯集管12連接于17處，如圖2所示，記錄每天管道溫度傳感器的溫度和水箱水溫。經(jīng)過長時間的試驗，將溫度傳感器的溫度和水箱水溫進(jìn)行截短下循環(huán)管前后數(shù)據(jù)的對比，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)十分接近。分析認(rèn)為1、在自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)中，水循環(huán)的動力是太陽能2、太陽光均勻照射在太陽能集熱器上，太陽能集熱器中熱水是基本上并排、水平上升的，由下循環(huán)管13提供的相對冷的水也是基本上并排、水平上升的，這點可以由下匯集管12上管道溫度傳感器35、36、37、38的溫度基本相同；上匯集管2上安裝的管道溫度傳感器31、32、33、34的溫度基本相同得到證明3、太陽光照射下產(chǎn)生的熱水沒有因為管道的改變而走短路，走近路4、太陽光照射下產(chǎn)生的熱水沒有因為管道的改變而導(dǎo)致局部過熱，增加局部散熱導(dǎo)致整體效率下降，這點可以由兩組數(shù)據(jù)中的水箱水溫基本相等得到證明。對采用動力循環(huán)的太陽能集熱系統(tǒng)來說，見圖3、圖4。圖3、圖4表示以水泵作為動力循環(huán)的陶瓷太陽能房頂，如上所述同樣在上下匯集管上安裝管道溫度傳感器31、32、33、34、35、36、37、38，同樣截短循環(huán)管，進(jìn)行同樣的試驗，得到了同樣的結(jié)果。分析認(rèn)為1、圖3、圖4裝置工作原理是水箱在房頂?shù)南旅妫?dāng)陽光照射在太陽能集熱器上，太陽能集熱體的溫度高于水箱水溫某一個數(shù)值，比如太陽能集熱體的溫度高于水箱水溫8°C時，水泵才會啟動，開始循環(huán)，經(jīng)過陽光長時間加熱，水箱水溫接近太陽能集熱體的溫度時水泵自動停止，太陽能集熱器中的水自動流回水箱2、由于節(jié)能的要求采用動力循環(huán)的太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計時，采用的水泵的揚程和流量盡量小，即采用的水泵功率比較小，一般只是剛剛達(dá)到足夠維持水流循環(huán)的水平，在陽光照射下，太陽能集熱器中的熱水上升，水泵只是起到熱水上升后補(bǔ)充溫度較低的水的作用，實際上在開始循環(huán)后太陽能加熱形成熱水上升構(gòu)成了水流循環(huán)的主要動力3、對采用動力循環(huán)的太陽能集熱系統(tǒng)來說同樣可以采用截短循環(huán)管的方法、結(jié)構(gòu)，即采用單邊上下水的方法和結(jié)構(gòu)基本上不會影響太陽能集熱系統(tǒng)的效率。我們的試驗表明傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)的太陽能集熱器的進(jìn)出水口的位置采用對角線原則至少不是普遍適用的，一般來說是不必要的，可能是認(rèn)識的誤區(qū)。對于非加熱裝置，采用對角線進(jìn)出口可以使各部位壓力均勻，單邊進(jìn)出口會形成水流死角，對于以太陽能為主要循環(huán)動力的太陽能集熱器來說，單邊進(jìn)出口也不會形成水流死角，而對角線原則反而帶來很多缺點和問題。 在太陽能集熱系統(tǒng)中，水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的上匯集管的部位連接，水箱的冷水出口與接近水箱冷水出口的下匯集管的部位連接，不采用冷、熱水進(jìn)出口在太陽能集熱器對角上的傳統(tǒng)方法。在太陽能集熱系統(tǒng)中，水箱的熱水進(jìn)口與水箱的冷水出口不是連接在太陽能集熱器的對角接口上。上述太陽能集熱系統(tǒng)是與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層，與建筑一體化的太陽能房頂。上述太陽能集熱系統(tǒng)是與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層，與建筑一體化的采用陶瓷太陽板為集熱體的陶瓷太陽能房頂。太陽能集熱體包括金屬平板太陽能集熱體、陶瓷太陽板等，陶瓷太陽板全稱黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板，是以普通陶瓷為基體、以黑色陶瓷為表面陽光吸收層、中空、扁盒結(jié)構(gòu)的陶瓷板。上述太陽能集熱系統(tǒng)是安裝在平房頂上的太陽能集熱系統(tǒng)，其太陽能集熱器的底板是硅酸鈣板或纖維水泥板或菱鎂板，菱鎂板也稱作鎂板。


圖1表示在在平房頂I上安裝的傳統(tǒng)自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)，水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的太陽能集熱器中的上匯集管的右口連接，水箱的冷水出口與遠(yuǎn)離水箱冷水出口的太陽能集熱器中的下匯集管的左口連接，即采用傳統(tǒng)的對角線原則。圖2表示在平房頂I上安裝的自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)，水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的太陽能集熱器中的上匯集管的部位連接，水箱的冷水出口與接近水箱冷水出口的太陽能集熱器中的下匯集管的部位連接。圖3表示采用水泵循環(huán)的太陽能房頂，水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的太陽能集熱器中的上匯集管的右口連接，水箱的冷水出口與遠(yuǎn)離水箱冷水出口的太陽能集熱器中的下匯集管的左口連接，即采用傳統(tǒng)的對角線原則。圖4表示采用水泵循環(huán)的太陽能房頂，水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的太陽能集熱器中的上匯集管的部位即與上匯集管的右口連接，水箱的冷水出口與接近水箱冷水出口的太陽能集熱器中的下匯集管的部位即與下匯集管的右口連接。圖中標(biāo)記的說明1、平房頂 2、上匯集管 3. 1-3. 8管道溫度傳感器 4、太陽能集熱體5、進(jìn)出氣管6、下循環(huán)管7、水箱8、水泵9、上循環(huán)管10、水平上循環(huán)管(上循環(huán)管的一部分)11、縱向上循環(huán)管(上循環(huán)管的一部分)12、下匯集管13、縱向下循環(huán)管(下循環(huán)管的一部分)14、水平下循環(huán)管(下循環(huán)管的一部分)15、自然循環(huán)的上循環(huán)管16、在平房頂I上安裝的自然循環(huán)太陽能集熱系統(tǒng)40、水箱的冷水出口 50、水箱的熱水進(jìn)口
具體實施例1、在平房頂上安裝太陽能集熱器，采用角鐵支架，傾角25度，斜面的橫向(東西方向)長度10米，縱向(南北方向)長度6米，底板采用厚度10-12毫米的菱鎂板或硅酸鈣板或纖維水泥板，菱鎂板或硅酸鈣板或纖維水泥板是無機(jī)材料板，壽命長，強(qiáng)度高足以支持安裝人員在板上行走、操作及保溫材料、各種太陽能集熱體、玻璃等的重量，在菱鎂板四周安裝壁厚2毫米高度120毫米的薄壁槽鋼作為邊框，在菱鎂板上以適當(dāng)間隔打孔，固定直徑14毫米、高度120毫米的鐵棒，鐵棒上端套硅橡膠帽；在底板上依次鋪設(shè)保溫材料、太陽能集熱體和上下匯集管，在邊框和硅橡膠帽的頂上用搭接的方法鋪設(shè)厚度3. 2毫米的鋼化玻璃板，將所有接縫用硅酮膠密封；水箱放在太陽能集熱器下面東側(cè)，低于下匯集管或者在平房頂下面，水箱的冷水出口與下匯集管的東口連接，水箱的熱水進(jìn)口與上匯集管的東口連接，水箱的冷水出口處有水泵，安裝控制器，至此在平房頂上單邊上下水的太陽能熱水系統(tǒng)就安裝完成了。2、普通斜房頂由結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層構(gòu)成，一般結(jié)構(gòu)和施工過程是普通斜房頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)層是100毫米厚的鋼筋混凝土板，在鋼筋混凝土板上鋪設(shè)一層3公分水泥找平層，養(yǎng)護(hù)后鋪貼一層防水層，在上面鋪設(shè)200毫米厚珍珠巖水泥保溫層，珍珠巖水泥保溫層養(yǎng)護(hù)后鋪設(shè)一層3公分水泥找平層，養(yǎng)護(hù)后在上面安裝鋼架，在鋼架上掛瓦片。太陽能房頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和施工過程是在建造100毫米厚鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)層時四周做高度120毫米，厚度60毫米的混凝土邊框，在混凝土板上適當(dāng)間隔預(yù)埋直徑14毫米、高度120毫米的鐵棒，或者打孔插入直徑14毫米、高度120毫米的鐵棒，鐵棒上端套硅橡膠帽；在混凝土板上依次鋪設(shè)保溫材料、太陽能集熱體和上下匯集管，在邊框和硅橡膠帽的頂上用搭接的方法鋪設(shè)厚度3. 2毫米的鋼化玻璃板，將所有接縫用硅酮膠密封；水箱放在房頂下面，水箱的冷水出口與下匯集管的一端連接，水箱的熱水進(jìn)口與上匯集管的一端連接，下匯集管的連接端與上匯集管的連接端在同一方向，水箱的冷水出口處有水泵，安裝控制器，至此單邊上下水的太陽能熱水房頂就安裝完成了。3、如例I所述，太陽能集熱體是陶瓷太陽板。4、如例2所述，太陽能集熱體是陶瓷太陽板。
權(quán)利要求
1.一種單邊上下水的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的上匯集管的部位連接，水箱的冷水出口與接近水箱冷水出口的下匯集管的部位連接，不采用冷、熱水進(jìn)出口在太陽能集熱器對角上的傳統(tǒng)方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱系統(tǒng)是與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層，與建筑一體化的太陽能房頂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱系統(tǒng)是與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層，與建筑一體化的采用陶瓷太陽板為集熱體的陶瓷太陽能房頂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在所述的太陽能集熱系統(tǒng)采用的太陽能集熱體包括金屬平板太陽能集熱體、陶瓷太陽板，陶瓷太陽板全稱黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板，是以普通陶瓷為基體、以黑色陶瓷為表面陽光吸收層、中空、扁盒結(jié)構(gòu)的陶瓷板太陽能集熱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在所述的太陽能集熱系統(tǒng)的太陽能集熱器的底板是硅酸鈣板或纖維水泥板或菱鎂板，菱鎂板也稱作鎂板。
全文摘要
“單邊上下水的太陽能集熱系統(tǒng)”涉及太陽能集熱體、陶瓷太陽板，太陽能集熱系統(tǒng)的上下水管道的接口位置，提出太陽能集熱系統(tǒng)中的水箱的熱水進(jìn)口與接近水箱熱水進(jìn)口的上匯集管的部位連接，水箱的冷水出口與接近水箱冷水出口的下匯集管的部位連接，不采用冷、熱水進(jìn)出口在太陽能集熱器對角上的傳統(tǒng)方法。
文檔編號F24J2/46GK103017358SQ20121054434
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者曹樹梁, 王啟春, 楊玉國, 許建華, 蔡濱, 石延嶺, 修大鵬, 趙之彬, 孫啟正, 許建麗 申請人:曹樹梁