CN101498514B - 一体化平板太阳能集热器 - Google Patents

一体化平板太阳能集热器 Download PDF

Info

Publication number
CN101498514B
CN101498514B CN2009100249653A CN200910024965A CN101498514B CN 101498514 B CN101498514 B CN 101498514B CN 2009100249653 A CN2009100249653 A CN 2009100249653A CN 200910024965 A CN200910024965 A CN 200910024965A CN 101498514 B CN101498514 B CN 101498514B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipeline
hot water
heat
refrigerant
fin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009100249653A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101498514A (zh
Inventor
杨磊
张小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN2009100249653A priority Critical patent/CN101498514B/zh
Publication of CN101498514A publication Critical patent/CN101498514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101498514B publication Critical patent/CN101498514B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/30—Solar heat collectors using working fluids with means for exchanging heat between two or more working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Abstract

一体化平板太阳能集热器将普通平板式太阳能集热器与热泵热水系统的蒸发器制冷剂管道结合为一体，二者同轴布置，充分利用太阳辐射能。其中，平板太阳能集热器的热水管路的集水管道(2)、分水管道(3)、分别位于上下两侧，热水管道(4)位于集水管道(2)、分水管道(3)之间并将二者连通，在热水管道(4)的侧面连接集热翅片(5)；热泵热水装置的制冷剂管路中，制冷剂管道(6)的外侧设有螺旋翅片(10)，并位于集水管道(2)、分水管道(3)、热水管道(4)中，阀门(7)位于制冷剂管道(6)的进口或出口处。与热泵热水系统联合使用，在太阳辐射充分时，直接吸收太阳辐射能制取热水；太阳辐射不充足时，利用热泵循环高效制取热水。

Description

一体化平板太阳能集热器
技术领域
本发明是一种将传统的平板式太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体的集热装置，属于太阳能热利用范畴，太阳能集热技术领域。
背景技术
太阳能热利用发展到今天，无论是在集热器的集热效率方面，或是在性价比方面都取得了巨大的进步。太阳能热水器在中国具有非常广阔的市场，并且随着能源危机的不断加剧，太阳能的利用受到了国家越来越大的重视。目前市场上常用的太阳能集热器主要有真空管式、平板式等。其中，平板式集热器由于其结构因素易于与建筑相结合并且可以承压使用，发展前景广阔。但存在热损失较严重，随着集热水温的升高，集热效率下降很快的问题。另外，由于太阳辐射的不稳定，太阳能热水器无法保证随时随地的热水需要。当今市场上的太阳能热水器大多采用辅助电加热的方式弥补，这种对高位能源的不合理使用造成了巨大的浪费。
将热泵与太阳能热水器相结合，在太阳辐射不充足时，采用热泵制取热水，即能保持供热的稳定，又具有相对较高的制热效率，节能效果显著。目前研究较多的太阳能热水装置与热泵的结合主要有直接膨胀式和间接膨胀式两种，直接膨胀式太阳能热泵的集热器直接作为热泵系统蒸发器，制冷剂直接吸收太阳辐射蒸发；间接膨胀式太阳能热泵的集热器与蒸发器分开，制冷剂从集热器获得的热水中吸收热量蒸发。
直接膨胀式太阳能热泵结构紧凑，由于制冷剂吸热蒸发，集热板温度相对不高且分布均匀，集热效率能始终保持在较高水平，但是在太阳辐射很充足时，热泵也保持开启，造成了电能的浪费；间接膨胀式太阳能热泵，在太阳辐射很充足时可以直接产生热水使用，但用来给蒸发器提供热水时，输送管路上会有热量损失，而且集热效率会随着集热板温度的提高而明显降低。
将平板太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体，制冷剂直接从水中吸取热量以减少输送管路上的热损，同时在环境温度较低的情况下能维持集热效率不至于过低，是一种在集热器结构和应用方面的有益尝试。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种可以高效利用太阳辐射，将平板太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体的集热装置，从而实现充分利用太阳能，高效制取热水的功能。
技术方案：本发明的一体化平板太阳能集热器，将热泵热水装置的制冷剂管路与平板太阳能集热器的热水管路结合成一体形成太阳能集热装置；其中，平板太阳能集热器的热水管路包括集水管道、分水管道、热水管道、集热翅片，集水管道、分水管道、分别位于上下两侧，热水管道位于集水管道、分水管道之间并将二者连通，在热水管道的侧面连接集热翅片；热泵热水装置的制冷剂管路包括制冷剂管道、阀门、螺旋翅片，其中，制冷剂管道的外侧设有螺旋翅片，并位于集水管道、分水管道、热水管道中，阀门位于制冷剂管道的进口或出口处。
热水管道的内壁是铜管，该铜管被上下两片薄铝翅片紧紧包裹在中间，集热翅片与铜管的接触处用导热胶粘连，集热翅片呈波纹状且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。制冷剂管道采用紫铜管制作，管外加工有铝螺旋翅片，强化制冷剂与水之间的换热；制冷剂管道安装在热水管道轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，这种设计能够使制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。
制冷剂管道安装在热水管道轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，这种设计能够使制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。制冷剂管道通过制冷剂总管与集热器外框架结合来固定，阀门安装在制冷剂总管上，控制装置接收温度型号，控制阀门开度。顶部安装单层玻璃盖板，背部安装保温材料，最大程度的减少热量散失，维持集热效率。
夏季，太阳辐射充足时，控制器关闭制冷剂管道阀门，太阳能集热器直接利用太阳辐射获取热水；若太阳辐射不充分，控制器调节阀门开度，使得制冷剂流向热水管内的制冷剂管路，一体化集热器与热泵热水系统联合使用，启动热泵循环。制冷剂从水中吸取热量蒸发，在热泵热水器冷凝端制取满足温度的热水。
冬季太阳辐射普遍不充足，制冷剂管道阀门常开。热泵热水器以该集热器积蓄的热水作为热源，制冷剂吸收管道外热水管中已经被加热至一定温度的热水的热量蒸发，经压缩机压缩，在冷凝端冷凝放热，制取满足温度要求的热水。
有益效果：本发明的有益效果是：
1.将平板太阳能集热器与热泵热水系统制冷剂管道结合为一体，结构新颖紧凑，避免了间接膨胀式太阳能热泵热水输送过程中的热损失，特别适合与热泵热水系统联合使用；
2.在冬季太阳辐射普遍不充足，温度普遍较低的环境下，制冷剂直接从集热水管道中吸取热量，蒸发温度高于从环境中直接吸收热量，而且避免了空气源热泵热水装置在冬季蒸发器容易结霜的危险。
3.制冷剂从热水中直接吸收热量，使得集热效率不会因为集热板温度的升高而显著降低。在太阳辐射普遍不足，环境温度普遍较低的冬季效果尤为显著。
附图说明
图1是一体化平板式太阳能集热器的结构图。其中有：玻璃盖板1、集水管道2、分水管道3、热水管道4、集热翅片5、制冷剂管道6、阀门7、控制装置8、保温材料9、螺旋翅片10。
图2是一体化平板式太阳能集热器的正视图。
具体实施方式
本发明一体化平板太阳能集热器由玻璃盖板、集水管道、分水管道、热水管道、集热翅片、制冷剂管道、阀门、控制装置、保温材料、螺旋翅片等部分组成。
将热泵热水装置的制冷剂管路与平板太阳能集热器的热水管路结合成一体形成太阳能集热装置；其中，平板太阳能集热器的热水管路包括集水管道2、分水管道3、热水管道4、集热翅片5，集水管道2、分水管道3、分别位于上下两侧，热水管道4位于集水管道2、分水管道3之间并将二者连通，在热水管道4的侧面连接集热翅片5；热泵热水装置的制冷剂管路包括制冷剂管道6、阀门7、螺旋翅片10，其中，
制冷剂管道6的外侧设有螺旋翅片10，并位于集水管道2、分水管道3、热水管道4中，阀门7位于制冷剂管道6的进口或出口处。
一体化平板太阳能集热器的热水管道4采用铜管，每根热水铜管被上下两片薄铝翅片5紧紧包裹在中间，翅片与铜管的接触处用导热胶粘连，翅片经过处理呈波纹状且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。能满足最大限度的吸收太阳辐射的要求，同时保持翅片与铜管之间的高导热系数，使得太阳辐射能能够快速有效的传递到热水管道。制冷剂管道6采用紫铜管制作，管外加工有铝螺旋翅片10，强化制冷剂与水之间的换热。制冷剂管道安装在热水管道轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，这种设计能够使制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。制冷剂管道通过制冷剂总管与集热器外框结合来固定，阀门7安装在总管上，控制装置8接收温度型号，控制阀门开度。
整个集热器顶部铺设有透明玻璃盖板1，背部设有保温材料9，能够最大限度的吸收太阳辐射，同时减少热量散失。
制冷剂管道上的阀门7由控制装置8调节其开度，可以与热泵热水系统联合起来使用。夏季，太阳辐射充足时，控制器关闭制冷剂管道阀门，管内无制冷剂流通，太阳能集热器直接利用太阳辐射获取热水；若太阳辐射不充分，直接利用太阳辐射获得的热水无法满足温度要求时，控制器调节阀门开度，使得制冷剂流向热水管内的制冷剂管路，一体化集热器与热泵热水系统联合使用，启动热泵循环。制冷剂从水中吸取热量蒸发，在热泵热水器冷凝端制取满足温度的热水。
冬季太阳辐射普遍不充足，直接接收太阳辐射能获得的热水温度往往无法满足要求，此时制冷剂管道阀门常开。热泵热水器以该集热器积蓄的热水作为热源，制冷剂吸收管道外热水管中已经被加热至一定温度的热水的热量蒸发，经压缩机压缩，在冷凝端冷凝放热，制取满足温度要求的热水，完成热泵循环。
该一体化平板太阳能集热器能充分利用太阳辐射制取热水。冬季利用已被太阳能加热的热水作为吸热热源，提高了蒸发温度，制热效率得以提升，而且避免了空气源热泵热水器从空气中吸热，蒸发器有可能结霜的危险。同时在冬季太阳辐射普遍不强，温度通常较低的情况下，制冷剂的不断蒸发维持了吸热板在较低温度下，吸热效率不至于很低。

Claims (3)

1.一种一体化平板太阳能集热器，其特征在于将热泵热水装置的制冷剂管路与平板太阳能集热器的热水管路结合成一体形成太阳能集热装置；其中，平板太阳能集热器的热水管路包括集水管道(2)、分水管道(3)、热水管道(4)、集热翅片(5)，集水管道(2)、分水管道(3)分别位于两侧，热水管道(4)位于集水管道(2)与分水管道(3)之间并将二者连通，在热水管道(4)的外侧面连接集热翅片(5)；热泵热水装置的制冷剂管路包括制冷剂管道(6)、阀门(7)、螺旋翅片(10)，其中，制冷剂管道(6)的外侧设有螺旋翅片(10)，制冷剂管道(6)位于集水管道(2)、分水管道(3)、热水管道(4)中，阀门(7)位于制冷剂管道(6)的进口或出口处。
2.根据权利要求1所述的一体化平板太阳能集热器，其特征在于热水管道(4)的内壁是铜管，该铜管被上下两片薄铝翅片紧紧包裹在中间，集热翅片(5)与铜管的接触处用导热胶粘连，集热翅片(5)呈波纹状且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。
3.根据权利要求1所述的一体化平板太阳能集热器，其特征在于制冷剂管道(6)采用紫铜管制作，管外加工有铝螺旋翅片(10)，强化制冷剂与水之间的换热；制冷剂管道安装在热水管道(4)轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。
CN2009100249653A 2009-02-27 2009-02-27 一体化平板太阳能集热器 Expired - Fee Related CN101498514B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100249653A CN101498514B (zh) 2009-02-27 2009-02-27 一体化平板太阳能集热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100249653A CN101498514B (zh) 2009-02-27 2009-02-27 一体化平板太阳能集热器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101498514A CN101498514A (zh) 2009-08-05
CN101498514B true CN101498514B (zh) 2010-12-08

Family

ID=40945697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100249653A Expired - Fee Related CN101498514B (zh) 2009-02-27 2009-02-27 一体化平板太阳能集热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101498514B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102155801B (zh) * 2011-03-28 2012-07-18 江苏辉煌太阳能股份有限公司 冷暖两用平板太阳能集热器
CN103673305A (zh) * 2012-09-11 2014-03-26 安徽人人家太阳能有限公司 一体化平板太阳能热泵热水装置
CN106440541B (zh) * 2016-11-28 2022-03-15 福建工程学院 一种双源一体式高效集热蒸发器
CN107084526A (zh) * 2017-06-23 2017-08-22 吉林省广联智能电热有限公司 一种电加热锅炉
CN112033021B (zh) * 2019-03-14 2021-08-20 山东大学 一种太阳能集热器收集测量单元以及太阳能集热器系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201355134Y (zh) * 2009-02-27 2009-12-02 东南大学 复合管道式太阳能集热器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201355134Y (zh) * 2009-02-27 2009-12-02 东南大学 复合管道式太阳能集热器

Also Published As

Publication number Publication date
CN101498514A (zh) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101498513B (zh) 一体化平板太阳能热泵热水装置
CN103574916B (zh) 多介质太阳能集热辅助热泵系统
CN201355133Y (zh) 太阳能热水系统与热泵相结合的热水装置
CN101498514B (zh) 一体化平板太阳能集热器
CN202501683U (zh) 一种太阳能热管式冷凝除霜装置
CN201355134Y (zh) 复合管道式太阳能集热器
CN204438314U (zh) 基于分离式热管平板太阳能集热器耦合室内供暖系统
CN2605528Y (zh) 分体式双水箱太阳能电热水器
CN202119308U (zh) 一种辐射式平板热管散热器
CN101929765A (zh) 一种分离式的太阳能吸收式制冷系统
CN104566616A (zh) 基于分离式热管平板太阳能集热器耦合室内供暖系统
CN201043802Y (zh) 空气源热泵热水器
CN103032967B (zh) 一种无水箱高效平板太阳能热水器
CN201059798Y (zh) 建筑平板形分体壁挂真空太阳能超导集热装置
CN110160115A (zh) 双源热泵系统
CN216693691U (zh) 一种太阳能热管墙体辐射供暖装置
CN211260985U (zh) 多功能热管式光伏光热热水采暖系统
CN201828020U (zh) 太阳能-空气双热源型热泵热水器
CN208365866U (zh) 一种太阳能供能的吸收式制冷系统
CN203177487U (zh) 无水箱高效平板太阳能热水器
CN206709214U (zh) 一种太阳能采暖系统
CN206787111U (zh) 一种多联式太阳能‑空气能热泵系统
CN207146513U (zh) 一种暗装式热管暖气散热装置
CN201706574U (zh) 多形式能量转换采暖快速散热供热系统
CN211781353U (zh) 一种双能源复合高效多功能集成装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101208

Termination date: 20150227

EXPY Termination of patent right or utility model