有蒸發(fā)器和換熱器的太陽能制熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明有蒸發(fā)器和換熱器的太陽能制熱器，包括太陽能集熱器、冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路、電子控制器、換熱器，其特征是太陽能集熱器中的集熱板的一面凃鍍有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換涂鍍膜層而另一面緊貼有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中有換熱蒸發(fā)器件，換熱蒸發(fā)器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱蒸發(fā)排管，換熱器中有換熱冷凝器件，換熱冷凝器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱冷凝排管，蒸發(fā)器的進(jìn)、出口通過冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路分別與換熱器的出口、進(jìn)口連通。本發(fā)明能大大提高導(dǎo)熱面積和導(dǎo)熱效率。
【專利說明】有蒸發(fā)器和換熱器的太陽能制熱器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及太陽能光熱利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及利用蒸發(fā)器和換熱器制熱換熱的太陽能制熱器。
[0002]【背景技術(shù)】:
太陽能光熱利用，其中重要的太陽能集熱板光熱轉(zhuǎn)換制熱利用領(lǐng)域，是利用金屬板面凃鍍太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換膜層，在該膜層的金屬板另一面即背面上制作導(dǎo)熱媒質(zhì)通道，將太陽能在金屬板上光熱轉(zhuǎn)換獲得的熱能，利用與金屬板接觸的此導(dǎo)熱媒質(zhì)通道，將此通道內(nèi)的媒質(zhì)加熱，使媒質(zhì)被傳輸?shù)綋Q熱水箱或空氣換熱器，將此熱能轉(zhuǎn)換給水或空氣，而獲得熱水或熱空氣，這些熱水或熱空氣就直接可以被應(yīng)用到生活、工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。這利用平板集熱器采熱技術(shù)制熱已是幾十年來被大量應(yīng)用并不斷提高技術(shù)水平的成熟技術(shù)。大家圍繞在有限的集熱板采光面積上如何提高光熱轉(zhuǎn)換能力發(fā)明了不少新的技術(shù)和方案。
[0003]首先在金屬板集熱太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換膜層上展開了一系列研究并提供了不少技術(shù)方案。其次在集熱板的保溫隔熱上有很多研究進(jìn)步，主要目的是讓其不輕易將太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換而獲得的熱能因環(huán)境溫度較低而對(duì)流交換給低溫環(huán)境，即盡量提高集熱板保溫功能的同時(shí)讓獲得的熱能盡快、盡量不損失的通過集熱板背面設(shè)置的通道及其中的媒質(zhì)傳給熱水換熱器或空氣換熱器而被儲(chǔ)藏和利用。這也是提高平板集熱器光熱轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
[0004]由于金屬集熱板是重要的光熱轉(zhuǎn)換受熱、傳熱的介質(zhì)，怎樣將此介質(zhì)的熱能盡快、盡量少損失的通過管路給換熱器或用熱器，人們?yōu)榇擞胁簧俚陌l(fā)明和技術(shù)方案。
[0005]比如采用導(dǎo)熱系數(shù)高的銅管與金屬集熱板緊密接觸，而不是采用導(dǎo)熱系數(shù)低的鋁及鋁合金管；比如盡量增加銅管與金屬集熱板導(dǎo)熱接觸面積而采用了很多與之連接接觸方法；比如采用吸收熱能快的媒質(zhì)；比如采用方形管增加與金屬板接觸面積，但因其管內(nèi)壓太高時(shí)環(huán)應(yīng)力承受有限沒被成功應(yīng)用；比如筆者申請(qǐng)發(fā)明尚未公開的增加弧形金屬卡套對(duì)與集熱板接觸的銅管包覆增大銅管及與板的導(dǎo)熱面積；比如有人也發(fā)明了在金屬集熱板背面緊密接觸的銅管內(nèi)加入冷媒的技術(shù)方案，利用低溫就可蒸發(fā)、沸騰的液汽相變物理變化，可以更多更快的傳輸集熱板從太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換的熱能，但由于光壁銅管且是蒸發(fā)氣壓需要更高的圓形承壓管道，加之圓形銅管與集熱板平面的接觸是圓弧管壁與平面的接觸導(dǎo)熱面積有限，集熱板此導(dǎo)熱介質(zhì)獲得的熱能并不能被這有限的面積充分傳熱給管內(nèi)的冷媒，所以實(shí)際的應(yīng)用效果并不明顯。
[0006]綜上所述，沒有發(fā)現(xiàn)有效增大媒質(zhì)管道與集熱板此導(dǎo)熱介質(zhì)傳熱面積的技術(shù)措施；也沒有發(fā)現(xiàn)雖然采用冷媒利用蒸發(fā)器技術(shù)，但有效解決制熱器管道的強(qiáng)度承受問題及與集熱板如何增大傳熱面積的方案，因這是直接關(guān)系蒸發(fā)器技術(shù)發(fā)揮效果的關(guān)鍵問題，更沒有發(fā)現(xiàn)與之匹配冷凝器及循環(huán)管路的完整解決方案，更沒有發(fā)現(xiàn)利用比表面積大的，導(dǎo)熱面積成倍增長(zhǎng)的，承壓能力倍增的微孔通道排管用于此領(lǐng)域的報(bào)道，也更沒有發(fā)現(xiàn)利用扁平狀的微孔通道排管與集熱板緊貼，與集熱板可以是平面接觸會(huì)有很大的接觸面積及導(dǎo)熱面積增加，且此微孔通道排管采用冷媒質(zhì)可因增加排管通道的結(jié)構(gòu)不僅多孔且呈多排列孔，使比表面積倍增，使蒸發(fā)器效果倍增，可能帶來沸騰傳熱的效果更佳的技術(shù)方案，也沒見上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)因采用扁平型微孔通道排管作冷凝器，用循環(huán)管路將蒸發(fā)器與冷凝器連成系統(tǒng)，而可能使此管路系統(tǒng)因此毛細(xì)管道及其原理的應(yīng)用而成為遠(yuǎn)距離熱管應(yīng)用系統(tǒng)，它將會(huì)發(fā)揮更佳的太陽能制熱效果。因?yàn)榕c集熱板緊密大面積接觸的蒸發(fā)器，由液體蒸發(fā)為高壓蒸汽，相同的冷凝器由于熱交換的冷水及冷空氣的吸熱交換變回為液體而成為媒質(zhì)可重復(fù)循環(huán)運(yùn)行的太陽能制熱器。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種能大大提高導(dǎo)熱面積和導(dǎo)熱效率的有蒸發(fā)器和換熱器的制熱換熱的太陽能制熱器。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明有蒸發(fā)器和換熱器的制熱換熱的太陽能制熱器，包括太陽能集熱器、冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路、電子控制器、換熱器，其特征在于太陽能集熱器中的集熱板的一面凃鍍有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換涂鍍膜層而另一面緊貼有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中有換熱蒸發(fā)器件，換熱蒸發(fā)器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱蒸發(fā)排管，換熱器中有換熱冷凝器件，換熱冷凝器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱冷凝排管，蒸發(fā)器的進(jìn)、出口通過冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路分別與換熱器的出口、進(jìn)口連通，因集熱板的太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換膜層的光熱轉(zhuǎn)換而獲得熱能，使在蒸發(fā)器里的冷媒工質(zhì)被蒸發(fā)為氣體經(jīng)冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路傳輸?shù)綋Q熱器的換熱器件(冷凝器)被冷水或冷空氣換熱而冷凝成液體再經(jīng)冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路循環(huán)返回到蒸發(fā)器形成再次往返循環(huán)，使太陽能制熱器利用蒸發(fā)器、冷凝器制熱、換熱。
[0009]上述的太陽能集熱器中還有位于太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換凃鍍膜層一面上的蓋板玻璃、位于集熱板具有蒸發(fā)器的另一面上的隔熱保溫材料、位于隔熱保溫材料上的金屬底板、色覆并固定在具有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換涂鍍膜層的集熱板、蒸發(fā)器、蓋板玻璃、隔熱保溫材料、金屬底板四周的型材框架及位于型材框架內(nèi)的密封膠條。
[0010]上述的換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管上的微孔通道的孔是圓形的孔或是方形的孔，孔直徑或孔一邊長(zhǎng)為0.2_至2.0_，相鄰孔與孔之間孔壁間隔至少為0.2_，孔與相鄰排管邊緣之間間隔至少為0.5_，換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管采用鋁或鋁合金制成。
[0011]上述的在冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于換熱器出口到蒸發(fā)器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制對(duì)蒸發(fā)器蒸汽的過熱度監(jiān)控來反饋和調(diào)整蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量。
[0012]上述的冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于蒸發(fā)器出口到換熱器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量的調(diào)整和控制。
[0013]上述的冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于蒸發(fā)器的出口到換熱器進(jìn)口的位置上設(shè)置有壓縮機(jī)，對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣體壓縮，提高氣體壓力和溫度，換熱器出口到蒸發(fā)器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量的調(diào)整和控制。
[0014]上述的太陽能制熱器的換熱冷暖器中有換熱冷凝集排管，換熱冷凝器中的換熱冷凝排管的排管壁兩管壁上對(duì)稱分布熱交換用的折疊的金屬翅片，金屬翅片表面密布有凹凸紋及透空氣的切口，換熱冷凝排管兩管壁與翅片之間緊貼采用釬焊或?qū)崮z粘結(jié)或鋁粉熔焊在一起，換熱冷凝排管的端口插入換熱冷凝集排管上垂直于換熱冷凝集排管軸線的開口內(nèi)被釬焊連接，其主要用于空氣換熱領(lǐng)域。
[0015]上述的換熱器中有換熱水箱，換熱冷凝排管與換熱水箱壁、和/或蒸發(fā)器與集熱板之間分別采用激光焊焊接，激光焊是對(duì)換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管兩邊緣分別與對(duì)應(yīng)集熱板面、換熱水箱壁焊接、或蒸發(fā)換熱冷凝排管、換熱蒸發(fā)排管兩邊熱擠出成型時(shí)預(yù)留的翅片在寬度方向上進(jìn)行間隔至少5mm距離的點(diǎn)焊或直縫連續(xù)穿透焊，將翅片分別穿透對(duì)應(yīng)換熱水箱壁、集熱板半穿透焊的方式熔融連接在一起。
[0016]上述的集熱板另一面緊貼的蒸發(fā)器中的換熱蒸發(fā)排管是被金屬卡套包覆并將其平面與集熱板接觸而壓貼在一起，金屬卡套沿?fù)Q熱蒸發(fā)排管縱向兩邊都有至少1mm寬度的平面與集熱板緊密接觸并被激光穿透焊為一體，穿透焊是將金屬卡套融焊穿透，集熱板是半穿透，金屬卡套是對(duì)蒸發(fā)器換熱蒸發(fā)排管呈單組包覆并壓貼在一起對(duì)其穿透焊或者是采用一塊與集熱板尺寸相同的具有與換熱蒸發(fā)排管數(shù)目形狀相匹配的整塊金屬板，對(duì)其兩板面接觸面激光穿透焊將其融焊壓貼在一起，同時(shí)對(duì)多組換熱蒸發(fā)排管進(jìn)行良好包覆和傳熱。
[0017]上述的集熱板另一面緊貼的蒸發(fā)器的換熱蒸發(fā)排管的背面或包覆換熱蒸發(fā)器件的金屬卡套背面設(shè)置有能分段分功率加熱的電熱絲或陶瓷PTC加熱器或電加熱薄膜帶或直接涂鍍?cè)诮饘侔宓慕^緣層上的電熱膜，當(dāng)冬天、溫度過低或太陽沒有的時(shí)候或太陽光能不足時(shí)可以開通此分段、分功率可調(diào)溫的電加熱器，分段分溫度梯度，使蒸發(fā)器能啟動(dòng)和工作，使該太陽能制熱器在應(yīng)用環(huán)境中不失去蒸發(fā)器、冷凝器功能，有此電加熱器也可對(duì)二排微孔通道排管和三排微孔通道排管的蒸發(fā)器從兩面對(duì)其加熱，更加合理且熱效率更高。
[0018]上述的太陽能制熱器，集熱板凃鍍膜層是二氧化硅及摻雜溶膠凝膠涂布方法制取得到，其吸收率大于90%，發(fā)射率大于10%;或者是真空磁控濺射方法鍍制取的太陽能選擇性吸收膜層，其吸收率大于93%，其發(fā)射率小于7% ;或者是電鍍黑鉻膜層，其吸收率大于93%，其發(fā)射率小于10%。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:采用了具有幾倍比表面積于光壁圓管比表面積的扁平型微孔通道排管制作蒸發(fā)換熱器件和換熱冷凝器件且分別與集熱板和換熱器緊密貼合接觸并被包覆被集熱板膠粘結(jié)或鋁粉熔焊，和/或激光焊接牢固連為一體，具有盡量高的導(dǎo)熱面積和高的導(dǎo)熱效率，由于媒質(zhì)傳輸管道與蒸發(fā)器和換熱連接形成循環(huán)管路，使該系統(tǒng)不僅具有毛細(xì)管及其吸液功能還成為了有較遠(yuǎn)距離傳輸由冷媒液被熱蒸發(fā)器蒸發(fā)為氣態(tài)由氣態(tài)被冷凝器的冷水或冷空氣熱交換冷凝為液態(tài)且可以流回的熱管系統(tǒng)，使太陽能集熱器獲得的熱能的熱因有扁平形微孔通道排管組成的蒸發(fā)器和冷凝器、熱交換器及媒質(zhì)循環(huán)管路，而使太陽能制熱器具有遠(yuǎn)超于一般太陽能熱水器的熱效率，具有I倍以上的熱效率。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是太陽能制熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2是圖1中太陽能集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是空氣冷凝器與集排管間的位置圖。
[0023]圖4是圖3所示具有翅片結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)換熱排管的剖面示意圖。
[0024]圖5是具有多微孔單排列扁平型微孔通道排管與集熱板緊貼并被激光焊接連接的剖面示意圖。
[0025]圖6是有供激光焊接用翅片的放大剖面示意圖。
[0026]圖7是具有多微孔2排排列孔呈圓形的扁平型微孔通道蒸發(fā)換熱的排管與集熱板連接剖面示意圖。
[0027]圖8是具有多微孔3排排列孔呈方形的扁平型微孔通道換熱蒸發(fā)排管與集熱板連接首Ij面不M圖。
[0028]圖9是圖8中有供激光焊接用翅片的放大剖面示意圖。
[0029]圖10是具有多微孔2排孔呈方形的扁平型微孔通道換熱蒸發(fā)排管與集熱板連接剖面示意圖。
[0030]圖11是圖10中有供激光焊接用翅片的放大剖面示意圖。
[0031]圖12是具有多微孔2排孔呈方形的沒有激光焊接用翅片的扁平型微孔通道排管的剖面示意圖。
[0032]圖13是扁平型微孔通道排管與金屬卡套位置圖。
[0033]圖14是扁平型微孔通道排管與金屬卡套另一位置圖。
[0034]圖15是圓形多孔3排列的扁平型微孔通道排管被金屬卡套包覆緊貼集熱板被激光焊接連接示意圖。
[0035]圖16是圓形多孔2排列的扁平型微孔通道排管，其被金屬卡套包覆緊貼集熱板被激光焊接連接，扁平形管與金屬卡套之間設(shè)置有分段分功率可控的陶瓷加熱器如PTC材料示意圖。
[0036]圖17是不同形式結(jié)構(gòu)的扁平型微孔通道的換熱蒸發(fā)排管與在整片集熱板上位置圖。
[0037]圖18是扁平型排管與集排管位置圖。
[0038]圖19是太陽能制熱器另一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖20是圖19中太陽能集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
如圖1、圖2所示，本實(shí)施例1有蒸發(fā)器和換熱器的太陽能制熱器，包括太陽能集熱器
1、媒質(zhì)傳輸循環(huán)管路2、換熱器3、電子控制器20。太陽能集熱器中的金屬集熱板4 一面凃鍍有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換膜層5而另一面有蒸發(fā)器。蒸發(fā)器中有換熱蒸發(fā)器件。換熱蒸發(fā)器件中有扁平形微孔通道換熱蒸發(fā)排管6、以及將其兩面粘結(jié)或鋁粉熔焊為一體的導(dǎo)熱膠
7。蓋板玻璃9蓋在凃鍍光熱吸收轉(zhuǎn)換膜層上面，防止灰塵，膜層污染、老化。因有間隔可以隔熱減少傳熱，隔熱保溫材料10與金屬底板11之間從底部阻隔其向空氣傳熱是密封膠條12位于蓋板玻璃位于型材框架13之間，此密封膠條可以是密封粘結(jié)膠也可以是合成橡膠。將蓋板玻璃與型材框架13之間縫隙密封防止雨水侵入太陽能集熱器內(nèi)。型材框架13是樹脂或鋁型材，它將上述各部件包覆組裝起來方便安裝，使其成為一個(gè)整體，叫作太陽能集熱器。
[0041]冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路由以下部件組成:位于太陽能集熱器中的換熱蒸發(fā)汽集排管8、進(jìn)(回)液管14與蒸汽管15之間的換熱冷凝集排管(接頭分配管)17。蒸汽管15與換熱器換熱水箱22之間有電子節(jié)流膨脹閥16、在與冷媒工質(zhì)進(jìn)(回)液管連接的儲(chǔ)液罐18用于儲(chǔ)液在蒸發(fā)器冷媒工質(zhì)進(jìn)(回)液管14，蒸發(fā)器處有電子節(jié)流膨脹閥16。兩個(gè)電子節(jié)流膨脹閥及電子控制器20配合以過熱度為主要反饋信息控制冷媒質(zhì)流量及壓力，
纏繞緊貼換熱水箱22壁的扁平形微孔通道換熱冷凝排管21也即是冷凝器，它與蒸發(fā)器的扁平形微孔通道換熱蒸發(fā)排管6是一樣的成品結(jié)構(gòu)。微孔有方形，也可以是圓形孔，直徑或其方形邊長(zhǎng)在0.2mm至2mm之間，排孔至少有10孔以上，可以有一排孔、二排孔和三排孔孔結(jié)構(gòu)的比表面積大、傳熱好的產(chǎn)品，由于是多排微孔，該排管與同管壁周長(zhǎng)的光壁管t匕，其表面積大數(shù)倍，不僅有毛細(xì)管吸液特性，熱交換的面積也大數(shù)倍，會(huì)使冷媒工質(zhì)因熱蒸發(fā)出現(xiàn)池沸騰換熱現(xiàn)象，也會(huì)因此比常規(guī)光壁管的熱交換能力成倍增長(zhǎng)，加之太陽能集熱板光熱轉(zhuǎn)換效率很高、持續(xù)供熱能力很強(qiáng)，選用這種特種微孔通道排管來制作蒸發(fā)器和冷凝器，加之是扁平形狀與集熱板和換熱水箱接觸，傳熱面具有此一般空調(diào)，熱泵等換熱管高數(shù)倍的傳熱效率，解決了圓形光壁銅管換熱效率不夠的問題，因此使此系統(tǒng)有很高的換熱效率。
[0042]特別要提到，由于蒸發(fā)器和換熱器中的冷凝器都是用的這種比表面積大的微孔通道排管，管路中間只設(shè)置了電子控制的節(jié)流膨脹閥及用循環(huán)管路來連接它們，這種管路結(jié)構(gòu)實(shí)際上是典型的熱管結(jié)構(gòu)，其熱管的冷媒工質(zhì)液變氣的蒸發(fā)和冷凝的氣變回液的原理應(yīng)用對(duì)此系統(tǒng)換熱效率提高也是有特別貢獻(xiàn)。其扁平形通道排管的孔徑大小、設(shè)計(jì)和選用，其單排列，還是兩排列，還是三排列的選用，因其符合毛細(xì)管吸液特性，也可以依據(jù)蒸發(fā)器與冷凝器之間的距離和高度來設(shè)計(jì)，其可以參考公開的有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)及市售排管生產(chǎn)供應(yīng)廠家的技術(shù)說明，因此在不增加其間的輸送動(dòng)力，氣、液在其之間也能輸送運(yùn)行且可以有幾米長(zhǎng)之間距離，為其工程應(yīng)用創(chuàng)造了好條件。
[0043]此方案的換熱器3是換熱水箱22的水箱壁纏繞有至少一組扁平形微孔通道換熱冷凝排管，為了將蒸發(fā)器蒸發(fā)冷媒工質(zhì)飽含的熱能盡快不受阻的傳輸給換熱水箱里的水。此纏繞在水箱壁的扁平形微孔通道換熱冷凝排管可以是2組、3組，可以呈卡箍或纏繞，也可以是螺旋式纏繞，為了緊貼增加傳熱面積，此排管與換熱水箱壁之間可以用導(dǎo)熱膠粘結(jié)，也可以利用激光焊對(duì)扁平形換熱冷凝排管的的邊緣與集熱板焊接，也可以對(duì)排管的翅片穿透焊而集熱板半透焊，也可以粘結(jié)和焊接結(jié)合，此換熱水箱內(nèi)有電加熱輔助加熱器23，有防止電位差造成對(duì)水箱的電腐蝕的金屬鎂棒24，有冷進(jìn)水管25熱出水管26，有對(duì)換熱水箱的保溫隔熱層27，對(duì)其包覆的涂塑金屬殼28由于熱水輕，冷水重，為了冷凝器能有更好的冷凝效果，設(shè)置冷媒工質(zhì)蒸發(fā)的蒸汽從熱水箱上部進(jìn)入，冷凝后的液體從熱水箱下部流出。因可能是多根扁平形微孔通道排管進(jìn)入水箱包覆殼和引出包覆殼，所以在媒質(zhì)傳輸循環(huán)管路的進(jìn)(回)液管14和出氣管15與扁平形微孔通道排管連接處，設(shè)置了換熱冷凝集排管(多通道接頭分配器)17分別對(duì)蒸汽進(jìn)入和進(jìn)回液進(jìn)行連接。
[0044]關(guān)于系統(tǒng)中扁平形微孔通道排管的具體結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)，采用哪一種排管都是可以的(可參見圖5，圖6、圖7、圖8、圖9、圖10及圖11以及其與集熱板之間，與換熱水箱壁之間，如何緊貼連接，是采用導(dǎo)熱膠粘結(jié)或鋁粉熔焊，和/或激光焊融焊在一起，還是包覆金屬卡套甚至整塊板包覆，可參見圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17。其中特別要提到圖13至圖17，在這些方案中增加3對(duì)蒸發(fā)器的電加熱裝置，使冬天晚上，陽光不充足時(shí)由電熱器對(duì)蒸發(fā)器加熱，且可分段、分功率針對(duì)不同溫度環(huán)境啟動(dòng)不同功率大小的電熱器向蒸發(fā)器直接補(bǔ)充熱能，經(jīng)過電子控制器的控制，滿足對(duì)換熱水箱水量、水溫的設(shè)計(jì)要求。這個(gè)在蒸發(fā)器上增加電熱器的設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了太陽能光照強(qiáng)度陰天、冬天不足，晚上沒有的應(yīng)用難題，因其與蒸發(fā)器、冷凝器的冷媒工質(zhì)相變傳熱導(dǎo)熱技術(shù)及環(huán)境能源利用，可再生重疊工程應(yīng)用，比在熱水箱單獨(dú)依靠電加熱器加熱水有更高的熱效率和節(jié)約能源，所以這也是個(gè)綜合利用太陽能光熱的好的技術(shù)方案。
[0045]圖5及圖6展不扁平形排管上的微孔是方形孔,孔尺寸邊長(zhǎng)1.5mmX 1.5mm,其孔之間金屬間隔厚度0.2至0.4mm,孔邊到扁平形平面金屬壁厚大于0.5mm，排孔有10孔以上，兩邊有翅片29供激光穿透焊接，(以下都相同)集熱板是半穿透焊(以下都相同)，兩相對(duì)平面之間緊貼，可以有導(dǎo)熱膠粘結(jié)，也可以沒有(以下都相同)，一般扁平形排管寬度超過20mm,就應(yīng)該增加導(dǎo)熱膠粘結(jié)。
[0046]圖7與圖5相同緊貼連接方法，其它都與圖5相同，僅是孔是圓形孔，孔直徑10mm，每排16 ?L，有2排孔結(jié)構(gòu)，孔間隔及到邊壁厚同于圖5，圖8及圖9中是方形孔，孔邊長(zhǎng)
0.6mm, 一排有20孔，共有3排孔，孔間隔及到邊壁厚同于圖5連接方式即有導(dǎo)熱膠粘結(jié)，又有激光焊接。實(shí)施例1采用此扁平形微孔通道排管，在集熱板寬100mm上方布連接22至24根，長(zhǎng)度2000mm上緊密粘結(jié)和焊接長(zhǎng)度1850mm。圖8中采用激光穿透焊外，緊貼面用了導(dǎo)熱膠。
[0047]參見圖10、圖11，排管上的孔是方形孔，孔邊長(zhǎng)1.0mmX 1.0mm，一排有16孔，共有
2排孔，孔間隔及到邊壁厚同于圖5。
[0048]參見圖12，換熱蒸發(fā)排管上沒有翅片，與金屬集熱板緊貼依靠導(dǎo)熱膠粘結(jié)或被金屬卡套包覆后由卡套與集熱板接觸面穿透焊接在一起與集熱板緊貼。(此型主要用于冷凝器，用于換熱水箱水箱壁的螺旋纏繞貼合或者空氣交換因此管端面呈垂直于集排管軸線方式插入并釬焊，且可能在其管雙面釬焊大比表面積的翅片。
[0049]圖13為沒焊接用翅片的扁平型微孔通道排管，被金屬卡套包覆后與集熱板緊貼被焊接連接電熱絲分幾個(gè)抽頭呈蛇形盤繞布置在扁形管與金屬卡套之間，可以分段實(shí)現(xiàn)分功率加熱。
[0050]圖14同圖12類似扁形換熱蒸發(fā)排管管與金屬卡套之間設(shè)置有整片分段、發(fā)功率的薄膜電熱器，其材料是耐熱耐老化的聚酰亞胺薄膜電熱器，其包覆和集熱板緊貼連接如圖9。
[0051]參見圖13,招合金金屬卡套30厚度0.4至0.5mm,形成與扁平形排管一樣的凹形內(nèi)腔31，兩邊翅片長(zhǎng)度各大于10mm，被激光穿透焊將其兩邊1mm寬度與集熱板緊貼焊牢。如圖13所示在凹形腔卡住扁平形排管兩個(gè)接觸面之間，布置有5根電熱絲32呈蛇形狀排列。有絕緣材料包覆的每根電絲50瓦，在每根扁平形排管與金屬卡套之間均勻分布250瓦。在100mm集熱板布置22根扁平形排管及金屬卡套就分布了 5500瓦電熱器，每根扁平形排管與金屬卡套的5根電熱絲分為5段與其余21根的5根分別并聯(lián)，后由電子控制器程序控制，可以實(shí)現(xiàn)分5段控制，每一段開通時(shí)有1100瓦加熱工作，可以滿足各種條件下的電加熱功率對(duì)蒸發(fā)器的補(bǔ)充。該電熱絲已有市售產(chǎn)品用于地板采暖，該電子控制器也已有市售產(chǎn)品可以應(yīng)用。圖14主要說明電加熱器是采用電加熱薄膜材料，基材是耐溫耐老化的聚酰亞胺膜材料33，該電熱絲已有市售產(chǎn)品用于地板和床墊采暖。具體電熱功率分配基本同于前述。
[0052]圖15主要說明是電加熱材料制作在金屬卡套凹形腔的表面上，是在金屬卡套金屬表面上先鍍制絕緣陶瓷膜，再分條鍍制電阻電熱膜材料34，在此膜層上再鍍制陶瓷絕緣保護(hù)層，使此金屬卡套成為電熱材料，包覆扁平形排管時(shí)，可以直接對(duì)其加熱。具體電熱膜的鍍制已有公開技術(shù)可參考，在此方案只是應(yīng)用不再累述。該電熱膜分段、分功率控制同于前述。
[0053]圖16主要說明在金屬卡套包覆扁平形排管之間，設(shè)置陶瓷加熱器35，如PTC壓電材料，這些產(chǎn)品已有成熟產(chǎn)品可供應(yīng)用。
[0054]圖17說明金屬卡套30是一整塊金屬壁，其凹形腔的數(shù)目和形狀與布置在集熱板背面的扁平形微孔通道換熱蒸發(fā)排管匹配，電加熱器36不僅可以如前述置于金屬卡套與扁平形排管之間，還可以布置在金屬卡套整塊板的外面，方便維修更換。
[0055]圖18是扁平型排管端面平行于集排管軸線，插入集排管的與扁平型管尺寸匹配的開口中被釬焊連接為集排管管架的局部剖面示意圖，因扁平管與集排管軸線呈平行分布，那扁平型管的寬度面就與集熱管平面可以重疊緊貼被導(dǎo)熱膠粘結(jié)和/或激光焊接連接，對(duì)扁平型管的預(yù)留翅片穿透焊，插入集排管開口的扁平型管的翅片已預(yù)先沖切加工去掉了扁平型管若為20mm寬，集熱板為100mm寬X2000mm長(zhǎng)，整板面寬度方向可布置并連接18至22片扁平型管，冷媒工質(zhì)采用市售的R22或R401或R407，電加熱器分布在此20至22片扁形寬與金屬卡套之間，最大10千瓦功率，可分功率2、4、6、8至10千瓦5擋分段啟動(dòng)運(yùn)行?？蓾M足夜晚及沒太陽時(shí)或冬天溫度過低時(shí)供應(yīng)，使其熱交換水箱的熱儲(chǔ)水量不僅可以滿足洗浴，還可以滿足冬季夜晚采暖，也可以將此蒸發(fā)器與空氣冷凝器連接用此熱交換空氣對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供熱。
[0056]圖18布置在集熱板背面的扁平形換熱蒸發(fā)排管與換熱集排管的連接方式介紹，是一個(gè)局部剖面示意圖。是扁平形雙排微孔通道換熱蒸發(fā)排管端面平行于集排管軸線開口，插入換熱集排管后利用預(yù)先噴涂在排管上的釬焊材料在臥式釬焊爐加熱釬焊連接，該扁平形排管與集排管這樣釬焊成型后，該扁平形排管的寬度方向的平面與集熱板平面可以緊貼連接。兩根集排管的各自兩個(gè)管端頭在集熱器的型材組框上比較容易露出，方便與媒質(zhì)循環(huán)管路連接。該圖上明顯表示的扁平形排管除插入集排管開口被釬焊，該扁平形排管明顯兩邊留有的翅片是供與集熱板緊貼連接時(shí)被用以激光穿透焊接。
[0057]此方案的電子控制器可以采用市售的平板太陽能集熱器的電子控制器至少采用過熱度監(jiān)測(cè)反饋線路來配套控制。
[0058]此方案的集熱板可以掛在朝南的住宅陽臺(tái)上或垂直安放在陽臺(tái)或墻上，熱水箱和電子控制器置于陽臺(tái)上，若集熱板寬100mmX長(zhǎng)2000mm，在中國(guó)長(zhǎng)江以北地區(qū)的河北山東等地，可以帶動(dòng)150至200L容積的熱水箱，達(dá)到水箱溫度夏天55-60度，冬天40-45度，比一般同面積平板太陽能熱水器產(chǎn)同樣溫度的熱水多50至100L。若在住宅南墻增加兩塊同上面積的集熱板，增加熱水箱容積到500至750L，利用住宅已有采暖散熱器向室內(nèi)供熱水，冬天可以解決上述地區(qū)80至100平米的室內(nèi)借暖需求。是很好的太陽能熱利用。
[0059]實(shí)施例2:
參見圖1、圖2、圖3、圖4，本實(shí)施例基本與實(shí)施例1同，不同處是用空氣冷凝器37代替了實(shí)施例1中的換熱水箱22。
[0060]本空氣冷凝器37采用的扁平形微孔通道排管38如圖4所示平面上開有條形凹凸形狀的折疊翅片29。產(chǎn)品已有市售產(chǎn)品及不同規(guī)格。該扁平形微孔通道排管的端面是垂直于集排管的軸線，插入與管軸線垂直的開口被釬焊連接。此結(jié)構(gòu)方便冷空氣穿過此帶有翅片的扁平形微孔通道排管，讓冷空氣去冷凝氣態(tài)狀的冷媒工質(zhì)，同時(shí)將冷媒工質(zhì)由蒸發(fā)器帶來的高溫高壓熱能傳熱給該冷空氣，使冷空氣變?yōu)闊峥諝膺_(dá)到熱交換目的。用此熱空氣去作室內(nèi)供暖或工業(yè)烘干等用途。這也是一種熱效率較高的利用蒸發(fā)器、冷凝器制熱、導(dǎo)熱的太陽能制熱器。
[0061]實(shí)施例3:
參見圖19、圖20，本實(shí)施例3與實(shí)施例1基本相同，不同處是集熱器只有集熱板，沒有玻璃蓋板及密封條，隔熱保溫及金屬底板，型材組框。在蒸發(fā)器蒸汽流向換熱器的循環(huán)管路上用壓縮機(jī)代替電子節(jié)流膨脹閥，對(duì)蒸氣壓縮，使其增高壓力和溫度對(duì)于換熱器的冷凝效果及效率比此處用電子節(jié)流閥更好。結(jié)合該系統(tǒng)的電子控制器的系統(tǒng)控制，比空氣能熱泵及實(shí)施例1的同樣面積的制熱器有更好的制熱能力。
[0062]本實(shí)施例的換熱器也可以換為空氣換熱器來應(yīng)用。電子控制器可采用市售的平板太陽能熱水器的電話控制器。
[0063]本實(shí)施例也可以把其中的電子節(jié)流膨脹閥和壓縮機(jī)都取消，使此蒸發(fā)器及冷凝器系統(tǒng)成為太陽能制熱直膨式系統(tǒng)得以應(yīng)用，也是一個(gè)好的技術(shù)方案和實(shí)施例。
[0064]上述各實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的額范圍。
【權(quán)利要求】
1.有蒸發(fā)器和換熱器的太陽能制熱器，包括太陽能集熱器、冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路、電子控制器、換熱器，其特征在于太陽能集熱器中的集熱板的一面凃鍍有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換涂鍍膜層而另一面緊貼有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器中有換熱蒸發(fā)器件，換熱蒸發(fā)器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱蒸發(fā)排管，換熱器中有換熱冷凝器件，換熱冷凝器件中有扁平形的至少一排具有至少5個(gè)微孔通道的換熱冷凝排管，蒸發(fā)器的進(jìn)、出口通過冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路分別與換熱器的出口、進(jìn)口連通。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能制熱器，其特征在于太陽能集熱器中還有位于太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換凃鍍膜層一面上的蓋板玻璃、位于集熱板具有蒸發(fā)器的另一面上的隔熱保溫材料、位于隔熱保溫材料上的金屬底板、色覆并固定在涂鍍有太陽能光熱吸收轉(zhuǎn)換涂鍍膜層的集熱板、蒸發(fā)器、蓋板玻璃、隔熱保溫材料、金屬底板四周的型材框架及位于型材框架內(nèi)的密封膠條。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管上的微孔通道的孔是圓形的孔或是方形的孔，孔直徑或孔一邊長(zhǎng)為0.2mm至2.0_，相鄰孔之間孔壁間隔至少為0.2_，孔與相鄰排管邊緣之間間隔至少為0.5_，換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管采用鋁或鋁合金制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于在冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于換熱器出口到蒸發(fā)器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制對(duì)蒸發(fā)器蒸汽的過熱度監(jiān)控來反饋和調(diào)整蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量。
5.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于在冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于蒸發(fā)器出口到換熱器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量的調(diào)整和控制。
6.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于在冷媒工質(zhì)傳輸循環(huán)管路上位于蒸發(fā)器的出口到換熱器進(jìn)口的位置上設(shè)置有壓縮機(jī)，對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣體壓縮，提高氣體壓力和溫度，換熱器出口到蒸發(fā)器進(jìn)口的位置上設(shè)置有電子控制器控制的節(jié)流膨脹閥，由電子控制器控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸發(fā)器蒸發(fā)氣體的壓力和流量的調(diào)整和控制。
7.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于太陽能換熱器中有換熱冷凝集排管，換熱冷凝排管的排管壁兩管壁上對(duì)稱分布熱交換用的折疊的金屬翅片，金屬翅片表面密布有凹凸紋及透空氣的切口，換熱冷凝排管兩管壁與翅片之間緊貼采用釬焊或?qū)崮z粘結(jié)或鋁粉熔焊在一起，換熱冷凝排管的端口插入換熱冷凝集排管垂直于換熱冷凝集排管軸線的開口內(nèi)被釬焊連接。
8.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于換熱器中有換熱水箱，換熱冷凝排管與換熱水箱壁、和/或蒸發(fā)器與集熱板之間分別采用激光焊焊接，激光焊是對(duì)換熱蒸發(fā)排管、換熱冷凝排管兩邊緣分別與對(duì)應(yīng)集熱板面、換熱水箱壁焊接、或換熱冷凝排管、換熱蒸發(fā)排管兩邊熱擠出成型時(shí)預(yù)留的翅片在寬度方向上進(jìn)行間隔至少5mm距離的點(diǎn)焊或直縫連續(xù)穿透焊，將翅片分別以穿透對(duì)應(yīng)換熱水箱壁、集熱板半穿透焊的方式熔融連接在一起。
9.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于集熱板另一面緊貼的蒸發(fā)器中的換熱蒸發(fā)排管是被金屬卡套包覆并將其平面與集熱板接觸而壓貼在一起，金屬卡套沿?fù)Q熱蒸發(fā)排管縱向兩邊都有至少1mm寬度的平面與集熱板緊密接觸并被激光穿透焊為一體，穿透焊是將金屬卡套融焊穿透，集熱板是半穿透，金屬卡套是對(duì)蒸發(fā)器換熱蒸發(fā)排管呈單組包覆并壓貼在一起對(duì)其穿透焊或者是采用一塊與集熱板尺寸相同的具有與換熱蒸發(fā)排管數(shù)目形狀相匹配的整塊金屬板，對(duì)其兩板面接觸面激光穿透焊將其融焊壓貼在一起，同時(shí)對(duì)多組換熱蒸發(fā)排管進(jìn)行良好包覆和傳熱。
10.如權(quán)利要求1或2所述的太陽能制熱器，其特征在于集熱板另一面緊貼的蒸發(fā)器的換熱蒸發(fā)排管的背面或包覆其上的金屬卡套背面設(shè)置有可分段分功率加熱的電熱絲或陶瓷PTC加熱器或電加熱薄膜帶或直接涂鍍?cè)诮饘侔宓慕^緣層上的電熱膜。
【文檔編號(hào)】F24J2/48GK104197549SQ201410482770
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】文力 申請(qǐng)人:文力