CN101216216B - 与建筑一体化的墙体型太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能建筑领域。与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，采光板与隔板构成不规则箱体，箱体内腔注入工质液，箱体顶端装有工质液蒸汽连接管和液体连接管，蒸汽连接管与工质液蒸汽通道连通，液体连接管与箱体工质液内腔连通。本发明将太阳能集热器与墙体材料融为一体，采光效果最佳，既可以安装在农村住宅、城市的一般建筑中、又可以安装在高层建筑中，用来完全取代或部分取代建筑南立面的墙体，为建筑提供生活用热水及供暖，推动太阳能在建筑中的广泛应用，为太阳能普及利用拓展了空间。

Description

与建筑一体化的墙体型太阳能集热器
技术领域：
本发明涉及太阳能建筑领域，特别是建筑墙体太阳能集热。
技术背景：
目前，由于全球能源紧张，有效开发利用可再生能源资源是发展趋势，太阳能在建筑中应用国内外已有研究，但是现在太阳能建筑物不多，太阳能热水器应用较为广泛，但是其只考虑自身的结构和功能，没有将太阳能热水器的集热装置与建筑有机结合，以致某些建筑物不允许或不适宜安装太阳能热水器，影响了其推广应用，另外太阳能热水器使用寿命过短，用途单一等因素，也制约了太阳能与建筑结合应用。
发明内容：
本发明的目的是克服上述不足的问题，提供一种与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，使太阳能热利用与建筑有机结合，既具有墙体功能又具有集热功能。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，采光板与隔板构成不规则箱体，箱体内腔注入工质液，箱体顶端装有工质液蒸汽连接管和液体连接管，蒸汽连接管与工质液蒸汽通道连通，液体连接管与箱体工质液内腔连通。
所述不规则箱体是由垂直于水平面的隔板与波纹状采光板凹点横向连接构成若干个垂直排列的三角形腔体，三角形腔体两端由不锈钢板焊接密封，腔体内装有工质液，每一个三角形腔体背面隔板由上向下依次开有蒸汽出口、液体入口和溢流口，最上面三角腔体液体入口与液体连接管连通，每一三角形腔体溢流口与下面相邻三角形腔体的液体入口由溢流管连通，蒸汽出口与隔板背面的蒸汽管道连通。
所述每一个三角形腔体中插入一个体积小于腔体体积的三角形实体，剩余部分腔体为工质液腔体，三角形实体跟工质液不相溶且比热小。
所述不规则箱体通过塑钢边框在采光板外装有透明盖板，采光板与透明盖板之间有间距形成空隙，空隙内抽真空形成真空层。
所述每一三角形腔体隔板上蒸汽出口、液体入口和溢流口均为隔板上等距横向排列的一排小圆孔。
所述蒸汽通道为不锈钢方管与隔板上的蒸汽出口连通。
所述不规则箱体背面的隔板上焊接龙骨架；龙骨架及隔板上通过模板发泡一定厚度的聚氨酯保温层；
所述采光板为锯齿形状的不锈钢波纹板上涂刷黑色涂料。
所述蒸汽连接管和液体连接管分别铰接着阀门。
本发明的优点是：(1)将太阳能集热器与墙体材料融为一体，使集热器成为建筑的必要构件；(2)本装置的采光面设计为锯齿状的不锈钢波纹板，使太阳能集热器可以直立安装在建筑南立面墙体的位置，采光面垂直于阳光，采光效果最佳；(3)本装置内部设计成若干个垂直排列的三角形腔体，增强了系统的承压能力，实现了工质液均匀、适量量地分布在采光面的内侧，提高了系统的热转化率；(4)本装置的箱体为不锈钢材质，在使用时不与工质液发生化学反应，使用寿命长；(5)本装置既可以安装在农村住宅、城市的一般建筑中、又可以安装在高层建筑中，用来完全取代或部分取代建筑南立面的墙体，为建筑提供生活用热水及供暖，推动太阳能在建筑中的广泛应用，为太阳能普及利用拓展了空间。
附图说明：
图1为本发明主视图。
图2为图1中A-A视图。
图3为图1中B-B视图。
具体实施方式：
如图1-3所示的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，包括不规则箱体、透明的锯齿波纹盖板1、槽钢龙骨12、发泡聚氨酯11、塑钢边框10、工质液，不规则箱体是由不锈钢隔板3与不锈钢锯齿形状的波纹采光板2在凹处横向轧制(或焊接)连接，组成了若干个垂直排列的三角形腔体16，在每一个三角形腔体中插入一个三角形实体13后，每一个三角形腔体的两端用不锈钢板焊接密封；在每一个三角形腔体顶部对应的隔板3上钻一定数目的等距离的横向排列的一排小圆孔，作为工质液气化后的蒸汽出口5，在紧挨蒸汽出口的下方再依次对应钻第二排和第三排小圆孔，分别作为工质液的液体入口14和溢流口4，通过不锈钢溢流管15(或铜管)将上一层面三角形腔体的溢流口与本工作层面三角形腔体的液体入口相连通，最上层三角形腔体的液体入口与液体连接管相连通，构成液体工质均匀分布在三角形腔体中的溢流通道；在隔板背面各蒸汽出口5处分别焊接着不锈钢管(或铜管)，将处于不同层面而上下呈直线排列的不锈钢管(或铜管)分别焊接在底部和顶部封闭的直立的不锈钢方管9上，各宜立的不锈钢方管9再通过不锈钢管(或铜管)横向焊接在一起，其中一根不锈钢方管9的顶部焊接着蒸汽连接管8，构成蒸汽上升通道；不规则箱体背面的隔板上焊接槽钢龙骨12；槽钢龙骨架及隔板上通过模板发泡一定厚度的聚氨酯11形成保温层；在箱体的锯齿形状的不锈钢波纹采光板上涂刷有黑色涂料层，透明的锯齿波纹盖板1罩在锯齿形状的不锈钢波纹采光板上面，通过塑钢边框10将不规则箱体与盖板组装并用耐热的密封条6密封，不锈钢波纹采光板和盖板之间保持10mm的间距并抽真空形成真空层，液体连接管和蒸汽连接管分别铰接着阀门，槽钢龙骨12的端面安装着连接件。
使用时与建筑一体化的墙体型太阳能集热器安装在建筑南立面墙体的位置，连接件与建筑中的预埋件焊接为一体，做好防雨构造、密封措施、避雷设备等各组件之间的连接。与建筑一体化的墙体型太阳能集热器的上部或建筑上一层房间内装有与其相连接的分体式热交换贮水水箱，分体式热交换贮水水箱为特制结构的热交换贮水水箱，如采用2mm厚不锈钢钢板，弧型封头，CO2保护焊接，承压能力0.6MPa，密封工作最大承压能力设计为1.2MPa。其形状设计为内外两层的圆柱型，在两层之间的腔体内使用聚氨酯发泡工艺进行保温处理。在热交换贮水水箱内层的底部设置有顶部密封的螺旋式热交换管，螺旋式热交换管的下端连接着三通，三通的横向接口通过导管与阀门、集热器的蒸汽连接管连接，构成工质蒸汽上升通道，三通的纵向接口通过导管与阀门、液体连接管连接，构成工质液体回流通道，贮水水箱的底部连接着逆止阀和自来水管，水箱的顶部连接着出水管及接通供暖设备。
整个系统接通后与建筑一体化的墙体型太阳能集热器就处于工作状态。采光板吸热后，直接将热量传导给三角形腔体内的工质液，工质液吸收热量温度升高而气化，蒸汽经过蒸汽出口、蒸汽通道、蒸汽连接管进入分体式贮水箱的热交换器内，通过与水热交换，蒸汽凝结为液体，释放潜热，液体经过液体连接管回流到集热器最上层的三角形腔体内，然后依次溢流到其下面的三角形腔体中，如此反复循环实现热量的传递和转移，从而使分体式热交换贮水水箱中的水以自然循环方式被加热，打开水箱顶部的水龙头就可以放出生活用的热水；地热供暖时，则需要采用强制循环方式即启动水泵将分体式热交换贮水水箱中的水与地热盘管中的水强制循环，以达到采暖的目的。

Claims (8)

1.与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：采光板(2)与隔板(3)构成不规则箱体，箱体内腔注入工质液，箱体顶端装有工质液蒸汽连接管(8)和液体连接管(7)，蒸汽连接管与工质液蒸汽通道(9)连通，液体连接管与箱体工质液腔体连通，不规则箱体是由垂直于水平面的隔板(3)与波纹状采光板(2)凹点横向连接构成若干个垂直排列的三角形腔体(16)，三角形腔体两端由不锈钢板焊接密封，腔体内装有工质液，每一个三角形腔体背面隔板由上向下依次开有蒸汽出口(5)、液体入口(14)和溢流口(4)，最上面三角腔体液体入口与液体连接管连通，每一三角形腔体溢流口与下面相邻三角形腔体的液体入口由溢流管连通，蒸汽出口与隔板背面的蒸汽管道连通。
2.根据权利要求1所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：每一个三角形腔体(16)中插入一个体积小于腔体体积的三角形实体(13)，剩余部分腔体为工质液腔体，三角形实体跟工质液不相溶且比热小。
3.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：不规则箱体通过塑钢边框(10)在采光板外装有透明盖板(1)，采光板与透明盖板之间有间距形成空隙，空隙内抽真空形成真空层。
4.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：每一三角形腔体隔板上蒸汽出口、液体入口和溢流口均为隔板上等距横向排列的一排小圆孔。
5.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：蒸汽通道(9)为不锈钢方管与隔板上的蒸汽出口连通。
6.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：不规则箱体背面的隔板上焊接龙骨架(12)；龙骨架及隔板上通过模板发泡一定厚度的聚氨酯保温层(11)。
7.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：采光板(2)为锯齿形状的不锈钢波纹板上涂刷黑色涂料。
8.根据权利要求1或2所述的与建筑一体化的墙体型太阳能集热器，其特征是：蒸汽连接管(8)和液体连接管(7)分别铰接着阀门。
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