一種太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊的製作方法

2023-08-07 04:52:01

專利名稱：一種太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，屬於太陽能熱利用和 採暖空調技術領域。
背景技術：
太陽能作為主要的可再生能源之一因其無限性、清潔性等而具有日益巨大的應用 價值。其中太陽能熱利用技術已經廣泛應用於制生活熱水，目前也已經推廣到採暖乃至空 調領域，其集熱形式主要有平板式集熱器、真空管集熱器、悶曬式熱水器等，其中真空管集 熱器還可複合為熱管真空管、U型管等形式。其中真空管集熱器比平板式冬季效率更高，且 可更方便的採取各種防凍措施，但是真空管內部水容積屬無效容積，即實際上這部分水無 法取出利用，且吸熱管之間存在的間隙使其實際太陽能有效利用面積減少約25 30%，管 內易結垢、系統漏水點多且影響範圍大；而平板集熱器全部太陽能輻照面積可利用，且管內 水容積小得多，因而夏季日平均效率更高，且更易於實現建築一體化，但是其冬季由於對流 換熱作用加劇而大幅降低日平均效率，而且防凍較困難，因而傳統上被認為冬季熱工性能 不如真空管集熱器。從實用需求和技術發展方面均要求進一步提高冬季熱工性能，以實現冬季有效太 陽能採暖、制熱水。而目前太陽能集熱器均由於冬季熱效率低而需要設計更大面積的集熱 器，導致太陽能集熱系統的成本增加，使得太陽能採暖的經濟可行性較差。因此，目前已有 的太陽能採暖系統多為試驗性目的，尚無技術與經濟性均可行的完全意義上的實用化太陽 能採暖系統。為此，有必要尋求創新性的技術手段有效提高冬季太陽能集熱效率。目前微通道 平行流換熱技術已經獲得重大發展並逐步走向實用化，利用該技術及其微通道扁管結構的 具體熱工和工藝特點，製作全新的太陽能集熱元件，將有可能實現冬季高效太陽能熱利用 和低成本、低運行費，將是一種全新的太陽能集熱形式，有可能發展成為高效、價廉的太陽 能採暖裝置。
發明內容本實用新型的目的和任務是，針對目前真空管或平板式太陽能集熱器的缺點，採 用全新的微通道平行流太陽能集熱元件結構代替傳統的管板式等平板式集熱元件，開發一 種新型太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，可大幅提高太陽能熱效率，特別是結合真空 蓋板結構可有效提高冬季日平均效率，以滿足冬季太陽能高效採暖、制熱水的需要，並將該 新型集熱裝置與換熱器、水泵等部件集成為一個標準化模塊，供太陽能採暖及制熱水工程 用戶選配，有利於控制產品成本。為此，本實用新型由微通道平行流太陽能集熱裝置和換熱器組件組成，微通道平 行流太陽能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側板(7)，其上部為透光蓋板(5)，保溫底座 (2)的保溫層之上設置有微通道平行流太陽能集熱元件(3)，該微通道平行流太陽能集熱元件(3)的表面複合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的 工質進口、出口分別與換熱器(102或104)的工質出口、進口相連，換熱器(102或104)的 用戶側出水口(A)、進水口(B)分別通往用戶用水/用熱末端。換熱器組件可採用帶有外置式換熱器(102)的外置式水箱(101)和太陽能循環泵 (103)的形式，外置式換熱器(102)的換熱管材採用為鋁製扁管、銅管或高效導熱塑料管繞 制，其與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管採用鋁管、銅管或塑料管。換熱器組件也可採用獨立換熱器(104)結構和太陽能循環泵(103)的形式，換熱 器(104)採用板式、套管式或殼管式結構，其與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連 接管採用銅管、不鏽鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管。微通道平行流太陽能集熱元件(3)包含一個或若干個擠壓成型的鋁製微通道扁 管結構，所有微通道扁管的兩端分別與鋁製分集流器(4)焊接連接，扁管內部分為若干微 細孔道，外壁上部和/或側部複合有一層選擇性太陽能吸收膜。透光蓋板(5)包含一層選擇性高透過率玻璃，或者包含雙層選擇性高透過率玻 璃，雙層中間為空氣間層、惰性氣體間層或真空間層。集熱器管內工質即可採用水形成直接或間接連接加熱水，也可採用乙二醇防凍液 等防凍工質，或採用水、酒精、甲醇或無氯氟利昂等介質形成熱管系統，並與熱水系統間接 連接。本實用新型利用微通道平行流技術提高換熱效率，可實現對透過雙層蓋板的太陽 能實現最大程度的高效吸收，大幅降低吸熱膜表面溫度及其與管內工質的溫差，降低熱工 過程不可逆損失，大幅提高太陽能熱效率，特別是有效提高冬季熱效率。集熱模塊作為一個 整體，只需將用戶側熱水管接入換熱器進出口即可承擔用戶側採暖或制熱水功能，可靈活 集成到原有供熱系統中。冬季帶雙層真空玻璃蓋板的機型的日平均效率可比原有平板集熱 器高20%以上，比真空管集熱器高5 15%以上。該實用新型設計選型、安裝使用的適應性好，有效產水率高，可承壓、抗凍結、衛生 條件好、結構緊湊、成本低、耐候性好，維護方便，特別適用於冬季採暖及制熱水的實際應用 需求，為其提供了高效、可靠、低成本的技術與設備基礎。

圖1是本實用新型採用外置式水箱換熱器的立面結構示意圖，圖2是C-C剖面結 構示意圖，圖3是採用獨立換熱器的結構示意圖。圖1、2、3中各部件編號與名稱如下微通道平行流太陽能集熱裝置1、保溫底座2、微通道平行流太陽能集熱元件3、分 集流器4、透光蓋板5、選擇性高透過率玻璃5-1、空氣間層或惰性氣體間層或真空間層5-2、 選擇性高透過率玻璃5-3、集熱空腔6、側板7、外置式水箱101、外置式換熱器102、太陽能循 環泵103、換熱器104、採暖水或熱水出口 A、採暖水或冷水進口 B
具體實施方式
圖1是本實用新型採用外置式水箱換熱器的立面結構示意圖，圖2是C-C剖面結 構示意圖，圖3是採用獨立換熱器的結構示意圖。[0018]本實用新型的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊可採用多種具體實施方式
。舉 例如下。1、方式之一換熱器組件採用外置式換熱水箱結構，如圖1所示。整個裝置由微通道平行流太陽能集熱裝置和換熱器組件組成，微通道平行流太陽 能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側板(7)，其上部為透光蓋板(5)，保溫底座(2)的保溫 層之上設置有微通道平行流太陽能集熱元件(3)，該微通道平行流太陽能集熱元件(3)的 表面複合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的工質進口、 出口分別與換熱器(102)的工質出口、進口相連，換熱器(102)的用戶側出水口(A)、進水口 (B)分別通往用戶用水/用熱末端。換熱器組件採用帶有外置式換熱器(102)的外置式水箱(101)和太陽能循環泵 (103)的形式，外置式換熱器(102)的換熱管材採用為鋁製扁管繞制，其與微通道平行流太 陽能集熱元件(3)之間的連接管採用塑料管。微通道平行流太陽能集熱元件(3)包含多個擠壓成型的鋁製微通道扁管結構，所 有微通道扁管的兩端分別與鋁製分集流器(4)焊接連接，扁管內部分為若干微細孔道，外 壁上部和側部複合有一層選擇性太陽能吸收膜。透光蓋板(5)包含雙層選擇性高透過率玻璃，雙層中間為真空間層。集熱器管內 工質採用乙二醇防凍液。2、方式之二 換熱器組件採用獨立換熱器結構，如圖3所示。該裝置集熱部分與上述方式一相同，但換熱器不採用上述方式一中的水箱換熱器 結構，而是採用板式、套管式或殼管式結構，並與太陽能循環泵(103)結合，換熱器與微通 道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管採用塑料管。透光蓋板(5)包含雙層選擇性高 透過率玻璃，雙層中間為真空間層。集熱器管內工質採用乙二醇防凍液。上述具體實施方式
僅用於說明實施方法，任何簡單冰箱都將落入本實用新型保護 範圍。
權利要求一種太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，由微通道平行流太陽能集熱裝置和換熱器組件組成，其特徵在於微通道平行流太陽能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側板(7)，其上部為透光蓋板(5)，保溫底座(2)的保溫層之上設置有微通道平行流太陽能集熱元件(3)，該微通道平行流太陽能集熱元件(3)的表面複合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的工質進口、出口分別與換熱器(102或104)的工質出口、進口相連，換熱器(102或104)的用戶側出水口(A)、進水口(B)分別與用戶用水/用熱末端相連。
2.如權利要求1所述的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，其特徵在於所述的換熱 器組件包括採用帶有外置式換熱器(102)的外置式水箱(101)和太陽能循環泵(103)，外置 式換熱器(102)的換熱管材採用為鋁製扁管、銅管或高效導熱塑料管繞制，其與微通道平 行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管採用鋁管、銅管或塑料管。
3.如權利要求1所述的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，其特徵在於所述的換熱 器組件包括採用獨立換熱器(104)結構和太陽能循環泵(103)，換熱器(104)採用板式、套 管式或殼管式結構，其與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管採用銅管、不鏽 鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管。
4.如權利要求1所述的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，其特徵在於所述的微通 道平行流太陽能集熱元件(3)包含一個或若干個擠壓成型的鋁製微通道扁管結構，所有微 通道扁管的兩端分別與鋁製分集流器(4)焊接連接，扁管內部分為若干微細孔道，外壁上 部和/或側部複合有一層選擇性太陽能吸收膜。
5.如權利要求1所述的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，其特徵在於所述的透光 蓋板(5)包含一層選擇性高透過率玻璃，或者包含雙層選擇性高透過率玻璃，雙層中間為 空氣間層、惰性氣體間層或真空間層。
6.如權利要求1所述的太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，其特徵在於所述的微通 道平行流太陽能集熱元件(3)的管道內工質採用水、乙二醇防凍液、酒精、甲醇或無氯氟利B PP O
專利摘要一種太陽能採暖用微通道平行流集熱模塊，由微通道平行流太陽能集熱裝置和換熱器組件組成，屬於太陽能熱利用領域，採用全新的微通道平行流太陽能集熱元件結構代替傳統的管板式等平板式集熱元件，利用微通道平行流技術提高換熱效率，可最大程度的高效吸收透過雙層蓋板的太陽能，提高冬季太陽能熱效率。集熱模塊作為一個整體，只需將用戶側熱水管接入換熱器進出口即可承擔用戶側採暖或制熱水，可靈活集成到原有供熱系統中。該實用新型設計選型、安裝使用的適應性好，有效產水率高，可承壓、抗凍結、衛生條件好、結構緊湊、成本低、耐候性好，維護方便，特別適用於冬季採暖及制熱水工程應用需求，為其提供了高效、可靠、低成本的技術與設備基礎。
文檔編號F24J2/30GK201724447SQ20102022665
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月16日 優先權日2010年6月16日
發明者張茂勇 申請人:張茂勇