建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的製作方法

2023-10-17 01:41:09

專利名稱：建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能光熱技術領域，涉及一種用於建筑陽臺牆壁鑲掛的分離結構的太陽能集 熱設備。
背景技術：
直插式玻璃真空集熱管組成的太陽能設備以熱水器為代表，因其影響建築美觀、容易結垢、 存水凍堵等固有弊病，應用存在很大局限；現在出現的分體型建築一體化太陽熱水器，其集熱 器形態扁平方正、可以與建築美觀結合，蓄熱器水箱可以與集熱器分離置於室內非常易於保溫 也延長壽命，克服了直插式真空管熱水器的主要缺陷；這種分體型太陽熱水器的代表結構是在 真空管內套裝翅片U型管，多組翅片U型管的進口和出口分別並聯在回液聯集管和出液聯集管 上，並用循環回液管和循環出液管與置於蓄熱器水箱中的液相換熱器連接，系統內充滿抗凍的 導熱液體並串聯循環泵，靠循環的導熱液體將真空管內的熱能傳遞到水箱中，真空管等部件固 定在框架上構成平板外形的集熱器；儘管這種熱水裝置有其明顯的應用優點，但是當前的技術 仍然存在不少缺陷1、靠導熱液體的顯熱傳遞能量，溫差較大、熱效率偏低,2、液體循環阻 力較大、循環流量較多，消耗電能也較多，而且必須依賴電力才能很好地工作3、能量密度
低，部件尺寸大，成本偏髙。

發明內容
本發明的目的是提供一種與建築完美結合的、高效率傳熱的、不依賴電力可自動工作的、 高能量輸出的、成本適中的太陽能集熱應用設備。
為實現上述目的，本建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，由固定在框架上的多支玻璃真
空集熱管和套裝其內的翅片u型管組成的集熱器、循環回液管、蓄熱器以及汽液分離器、液位 調節器、循環蒸汽管、間壁式冷凝器等構成；間壁式冷凝器與蓄熱器導熱連接，汽液分離器由 主分離器和與其進口連通的水平蒸汽聯集管以及與聯集管連接的多組預分離器組成，預分離器 內有針管和阻尼翅，汽液分離器的汽相出口通過循環蒸汽管與冷凝器的進汽口連接，其液相出口與回液聯集管^ifi,其預分離器的下埠分別與各翅片U型管的出口連接；液位調節器是設 有充液口和液位計的容器，其進液口通過循環回液管與冷凝器的低位出液口連接，其出液口與
回液聯集管連接，液位調節器內的液面須調節到低於預分離器上端且高於回液聯集管；水平的 回液聯集管分別與各翅片U型管的進液口連接；系統內由充液口充入適當沸點的液態工作介質 並形成寞空，系統的汽相部位連接壓力安全閥和排汽閥，裸露部件保溫絕熱。
為了提高集熱板的綜合效果並防止灰塵，可以在玻璃真空排管的前面設一透光裝飾罩， 集熱器的後側可設反射板，集熱器的掛架可採用可調傾角鉸鏈；液位調節器可以採用機械式 浮球調節閥或電磁閥控制液面，也可採用定容定截面積控制方法；蓄熱器可以採用多種形式， 組成相應的太陽能系統；為了保證在冷凝器不高於集熱器的情況下或回液管道特長的情況下 系統能很好的工作，循環回液管上可以串聯微型增壓泵為了製造和安裝的方便，循環管道 的連接可以採用蟓紋或法蘭活動連接。
採用上述結構的集熱設備按如下原理工作，玻璃真空管的內管鍍膜吸收太陽光並逐漸升 溫，熱量通過翅片U型管被其內部的液態介質吸收並沸騰，汽泡夾帶液體沿U型管上升至頂 端的預分離器後汽泡破裂，蒸汽繼續向上遊的主分離器流動，而液體沿管流回，蒸汽在主分 離器中被再次分離後，沿循環蒸汽管流向冷凝器，通過與蓄熱器中冷媒熱量交換，蒸汽放出 潛熱被冷凝成液體，靠重力或泵動力沿循環回液管流回到液位調節器，根據液位自動調整後 流入回液聯集管分配到各U型管的進口，靠熱虹吸作用完成循環，主分離器內再次分離出的 液態介質也通過其下部的液相出口回流到回液聯集管和U型管內。由於系統是靠介質的潛熱 傳遞熱量，恆溫性能好、溫差小、能量密度大、傳熱效率高；由於多數安裝情況是冷凝器高 於集熱器，因此回流液態介質可以利用液相與汽相懸殊的密度差自動回流而無須循環泵，即
使在相反工位情況需要循環泵增壓，因其流量極小，消耗電能也極其微小，僅是液體循環的 百分之幾；由於循環的液體流量小、汽體流速快、冷凝換熱係數大，使系統的管道、換熱器 等零件可以小型化，節省材料和成本；系統可以選擇不同的介質實現不同工作溫區，便於太
陽能開水、空調等不同系統的應用，而且介質可以更新、補充，比較方便系統採用分體組 合結構，可靈活適應不同的安裝條件。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明方案作進一步詳細的說明。
圖1是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第一種實施方式的剖視圖。
圖2是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第二種實施方式的剖視圖。
圖3是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第三種實施方式的剖視圖。
圖4是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置高層建築集中熱水系統的剖視圖。
圖5是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助採暖散熱器的剖視圖。
圖6是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置帶輔助熱源的多用途儲熱中心的系統剖視圖。
圖7是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助風冷吸收式空調/冰箱系統的剖視圖。
圖8是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助噴射式空調熱水/冰箱熱水系統剖視圖。
圖9是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助擴散吸收式空調熱水/冰箱熱水系統的
剖視圖。
具體實旌方式
圖1是一種建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的熱水器，包括平板集熱器(1)、循 環回液管(4A)、循環蒸汽管(4B)、汽液分離器(3)、液位調節器(2)和蓄熱水箱(6)及其 內部的間壁式冷凝器(5)，水箱包括進水口 (6B)、出水口 (6F)、電加熱(6E)和排空口 (6A)， 冷凝器(5)的內外設增強翅片(5D)，方形框架(1K)上由底託(1A)固定多隻玻璃真空集熱 管(1B)，其內套裝直徑6-8毫米的翅片U型管(1C),進液端可以採用3毫米的細管並不加翅 片，進口端並聯在水平回液聯集管(1E)上，出口端與汽液分離器(3)的預分離器(3B)連 接；汽液分離器(3)是圓形容器，其切向進口與水平的蒸汽聯集管(3C)連通，在蒸汽聯集 管(3C)上均布多組預分離器(3B)，預分離器(3B)是管形部件，其中心有直徑2毫米的針 形管，周圍有網制阻尼環，汽液分離器(3)的圓形容器上部中心有一汽相出口管，通過保溫 循環蒸汽管(4B)與冷凝器(5)的進汽口 (5B)連接，圓形容器的低部有液相出口與回液聯 集管(1E)連通；汽液分離器(3)組件、回液聯集管(1E)保溫後與真空管組件安裝在方形 框架(1K)內，方形框架(1K)的前面安裝透光裝飾罩(1J),背面安裝反光板(1H),構成平板集熱器(1)，並與可調傾角鉸鏈支架(1G)固定連接液位調節器(2)是圓形容器，上部 是設有充液口 (2E)和液位計(2D)的儲液器(2F)，下部是與回液聯集管(1E)連接的液位 器(2A),其間有隔板並通過浮球調節閥(2C)相互^ii，浮球傳感器(2B)置於液位器(2A) 內，浮球(2B)調整液面低於預分離器(3B)，且高於回液聯集管(IE);儲液器(2F)的上部 有進液口通過保溫循環回液管(4A)與冷凝器(5)的低部出液口 (5A)連接，也可以串聯循 環泵(4C);汽液分離器(3)的出汽口並聯壓力安全閥(3A),冷凝器(5)的高位連接排汽閥 (5C):系統內形成真空並由充液口 (2E)充入丙爾或乙醇液體。
圖2是另一種建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的承壓式熱水器，特徵在於液位 調節器(2)是水平截面積精確設計的圓形容器，其儲液器(2F)和液位器(2A)集成一體， 其水平橫截面積滿足不小於系統循環工質體積值除以蒸汽聯集管(3C)與回液聯集管(1E)之 間距離值的商值；水箱承壓，包括進水口 (6C)、出水口 (6A)、電加熱(6B)和排汙口 (6D)。
圖3是第三種建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的熱水器，特徵在於汽液分離器 (3)和液位調節器(2)集成一體，包括液位指示浮球(2B)和液位計(2D)及充液口 (2E)。
圖4是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱高層建築集中熱水系統，特徵在於蓄熱器(6) 是循環熱水系統的加熱管段，利用虹吸或強制循環冷回水管(6E)使加熱後的熱水流入主水箱， 主水箱有進水口 (6B)、出水口 (6F)、電加熱(6E)和排空口 (6A)，出水口 (6F)連接各用 戶的分戶水龍頭。
圖5是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助採暖散熱器，特徵在於採暖散熱器(6) 包括蓄熱體(6C)、電熱器(6D)及與冷凝器(5)外側連接的散熱翅片(5D);也可以增加強 制對流風扇(6B)和與其配合的進風口 (6A)、出風口 (6E)。
圖6是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱多用途儲熱中心系統，特徵在於蓄熱器(6)內 包含熱水換熱系統(6C)和採暖換熱系統(6D)以及輔助熱源(6A)，蓄熱器(6)內有蓄熱介 質。
圖7是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助吸收式制冷機，特徵在於蓄熱器(6)是 吸收式制冷機組的發生器，與電輔助熱源(6A)、冷凝器等構成室外機(7)，並與蒸發製冷空調或冰箱(9)系統連接。圖8是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助噴射式製冷熱水機，特徵在於蓄熱器(6) 是噴射式制冷機組的蒸汽發生器，與電輔助熱源(6A)、熱水冷凝器(8)、噴射器(7)、循環 泵(10)及蒸發製冷空調或冰箱(9)系統連接。圖9是建築平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助擴散吸收式製冷熱水機，特徵在於蓄熱器 (6)是擴散吸收式制冷機組的發生器，與電輔助熱源(6A)、熱水冷凝器(7)、吸收器(10)、 擴散器(9)及蒸發製冷空調或冰箱(8)系統連接。作為本領域的技術人員很清楚，上述具體實施例並不限制本發明基本思想的其他變形和另 外相互組合的實施方式，例如冷凝器也可以採用套桶結構、排管結構或螺旋管結構；小型系統 可以省略液位調節器；三種集熱器可以另外與各蓄熱器組合；蓄熱器也可以與其他未明示的裝 置組合等等；這些方案均包涵在本發明思想範疇內。
權利要求
1. 建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，包括由多支玻璃真空集熱管(1B)和翅片U型管(1C)組成的集熱器(1)、循環回液管(4A)、循環出液管(4B)和與蓄熱器(6)導熱連接的液相換熱器(5)，其特徵在於還包括汽液分離器(3)和液位調節器(2)，以及取代循環出液管的循環蒸汽管(4B)和取代液相換熱器的間壁式冷凝器(5)；所述汽液分離器(3)由主分離器(3)和與其進口連通的水平蒸汽聯集管(3C)以及與聯集管(3C)連接的多組預分離器(3B)組成，預分離器(3B)內有針管和阻尼環；汽液分離器(3)的汽相出口通過循環蒸汽管(4B)與冷凝器(5)的進汽口(5B)連接，其液相出口與回液聯集管(1E)連通，其預分離器(3B)的下埠分別與各翅片U型管(1C)的出口連接；所述液位調節器(2)是帶有充液口(2E)和液位計(2D)的容器，其進液口通過循環回液管(4A)與冷凝器(5)的低位出液口(5A)連接，其出液口與回液聯集管(1E)連接，液位調節器(2)內的液面須調節到低於預分離器(3B)，且高於回液聯集管(1E)；水平的回液聯集管(1E)分別與各翅片U型管(1C)的進液口連接；系統內由充液口(2E)充入適當沸點的液態工作介質並形成真空，系統的汽相部位連接壓力安全閥(3A)和排汽閥(5C)，裸露部件保溫絕熱。
2. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於:液位調節器(2) 包括儲液器(2F)與液位器(2A),其間通過調節閥(2C)連通，液位器(2A)內設液位 傳感器(2B)自動控制調節閥(2C)的開閉，自動調整液位在要求的工藝位置。
3. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置,其特徵在於:液位調節器(2) 的水平截面積須滿足不小於系統循環工質體積值除以蒸汽聯集管(3C)與回液聯集管(1E) 之間距離值的商值。
4. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於:汽液分離器(3) 和液位調節器(2)集成一體。
5. 根據權利要求l所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於集熱器(1) 的後側設反射板(1H)，前表面設一透光裝飾罩(1J)，掛架(1G)角度可調。
6. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6D)的採暖散熱器。
7. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於蓄熱器(6) 是帶有輔助熱源(6A)和熱水換熱器(6C)及採暖換熱器(6D)的多用途儲熱中心。
8. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的吸收式製冷空調或冰箱機組的發生器，吸收式製冷空調或冰箱 機組包括室內蒸發製冷器(9)和室外機(7)。
9. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的噴射式空調熱水機組或冰箱熱水機組的蒸汽發生器，噴射式空 調熱水機組或冰箱熱水機組包括室內蒸發製冷器(9)、熱水冷凝器(8)、噴射器(7) 及工質泵(10)。
10. 根據權利要求1所述的建築平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特徵在於蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的吸收式空調熱水機組或冰箱熱水機組的發生器，吸收式空調熱 水機組或冰箱熱水機組包括蒸發製冷器(8)、熱水冷凝器(7)、吸收器(10)以及氣體 擴散器(9)。
全文摘要
本發明公開了一種建築平板型太陽能蒸汽集熱器及其傳熱設備，解決了太陽能高溫集熱、高效傳熱、與建築協調的難題，開拓了高溫太陽能應用新領域；在玻璃真空集熱管內設翅片U型管，其回液端並聯在與液位調節器、循環回液管及冷凝器順序連接的回液聯集管上，翅片U型管的出口分別連接在汽液分離器的預分離器的接口端，汽液分離器的汽相出口通過循環蒸汽管與冷凝器的進汽口連接，其液相出口與回液聯集管連通，液位調節器的調節液面低於預分離器且高於回液聯集管；系統內形成真空並由儲液器充入液態工作介質，冷凝器置於受熱器中，構成太陽能開水器、採暖器、空調熱水器等；集熱器方正扁平、鑲掛於建築屋面、陽臺牆面、美觀協調，具有-30℃抗凍、130℃高溫、成本適中特點，是建築一體化太陽能的理想技術。
文檔編號F24J2/00GK101256029SQ20071001364
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月2日 優先權日2007年3月2日
發明者馮典雅, 悅 喜, 喜春野, 健 袁, 鄭麗紅 申請人:喜春野