CN101793080A - 嵌入式平板集热屋面/墙面 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式平板集热屋面/墙面，属于太阳能建筑一体化技术，主要解决了现有的平板集热器功能单一的问题。该嵌入式平板集热屋面/墙面，包括背板、外框体、集热板、盖板和保温水箱，所述背板和盖板分别作为外框体的背面和正面，与外框体共同构成一个密封的中空腔体，集热板设置于中空腔体内部，其特征在于，所述背板上设有工质进口和工质出口，工质进口一端与集热板的下端连通，另一端通过液体下降管与保温水箱连通；工质出口一端与集热板的上端连通，另一端通过蒸汽上升管与保温水箱连通。本发明结构合理，在实现建筑保温、隔热、防雨等功能的同时，还能作为集热器实现建筑取暖、除湿等功能，具有很高的实用价值。

Description

嵌入式平板集热屋面/墙面

技术领域

本发明涉及一种集热屋面或墙面，具体地说，是涉及一种利用太阳能集热的嵌入式平板集热屋面或墙面。

背景技术

目前，在太阳能利用技术领域，市场上广泛使用的平板集热器的原理是阳光透过透明盖板照射到有黑色吸收涂层的吸热体上，将太阳能转化成热能，然后传热给集热通道中的水，当集热通道内的水被加热后就得到可以输出的热水。这种平板集热器功能单一，只能提供热水，还需要支架固定，应用于太阳能建筑一体化领域时，只能附着在建筑物屋面或墙体上，集热器之间需要管道连接，也不具有防雨、遮阳功能，因此，现有的平板集热器在实际应用时存在很多的缺陷，使太阳能在建筑集热领域的应用价值受到了极大的影响。如何更充分利用绿色能源完全代替石油、天然气、电能等能源，让太阳能集热器成为建筑屋面和墙体材料，并实现建筑热利用，是目前太阳能建筑一体化科研的一项重大攻坚课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式平板集热屋面或墙面，利用合理的结构设计，在实现建筑屋面保温、隔热、防雨、遮阳的同时，兼作集热器用于建筑取暖、除湿、制热水，从而提高太阳能的利用率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

嵌入式平板集热屋面/墙面，包括背板、外框体、集热板、盖板和保温水箱，所述背板和盖板分别作为外框体的背面和正面，与外框体共同构成一个密封的中空腔体，集热板设置于中空腔体内部，其特征在于，所述背板上设有工质进口和工质出口，工质进口一端与集热板的下端连通，另一端通过液体下降管与保温水箱连通；工质出口一端与集热板的上端连通，另一端通过蒸汽上升管与保温水箱连通。

所述背板为保温隔热材料制成。

所述集热板由至少一根集热管组成，集热管包括竖管，在竖管的下端设有集液腔，上端设有集汽腔。

所述集热板中所有集液腔相互连通，并通过集液腔与工质进口连接；所有集汽腔相互连通，并通过集汽腔与工质出口连接。

所述保温水箱内设有冷凝器，冷凝器一端与工质进口连通，另一端与工质出口连通。

所述外框体与背板的连接处设有安装固定件。

所述外框体的外壁四周设有拼装滑槽，拼装滑槽内设有密封条。

所述盖板为透光阻热盖板，由透明柱状单元阵列组成。透明柱状单元可以为圆柱体，也可以为正多边体。当透明柱状单元为圆柱体时，其高与其底面直径的比值为0.3～0.7，最佳比为0.5。

本发明具有以下有益效果：

1.透光阻热盖板有利于不同入射角光线顺利通过，并有效阻隔热量通过盖板散失；

2.对集热器安装纬度无特殊要求；

3.集热管内采用工质循环，彻底解决传统平板集热器冬季管内走水结冰无法使用问题；

4.传热工质设置于平板背面，外框体四周实现无缝拼装，使替代传统建筑屋面或者墙面变得非常简单；

5.除实现建筑屋面对保温、隔热、防雨、遮阳要求外，还能兼作集热器用于建筑取暖、除湿、制热水，使太阳能的利用率大大提高。

本发明属于太阳能建筑一体化技术，主要用于建筑屋面或墙面的取暖、保温、隔热、防雨、除湿等。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的A-A向示意图。

图3为图2中B部位的放大示意图。

附图中标号对应的名称：1-背板，2-外框体，5-盖板，6-工质进口，7-工质出口，8-安装固定件，9-拼装滑槽，10-密封条，11-竖管，12-集液腔，13-集汽腔，14-保温水箱，15-冷凝器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例

如图1～图3所示，嵌入式平板集热屋面/墙面，包括背板1、外框体2、集热板、盖板5和保温水箱14，所述背板1和盖板5分别作为外框体2的背面和正面，与外框体2共同构成一个密封的中空腔体，集热板设置于中空腔体内部，所述背板1上设有工质进口6和工质出口7，工质进口6一端与集热板的下端连通，另一端通过液体下降管与保温水箱14连通；工质出口7一端与集热板的上端连通，另一端通过蒸汽上升管与保温水箱14连通。

所述背板1由保温隔热材料制成，能够有效地防止热量通过盖板散失出去，大大提高保温效果。

所述集热板由至少一根集热管组成，集热管包括竖管11，在竖管11的下端设有集液腔12，上端设有集汽腔13。

所述集热板中所有集液腔12相互连通，并通过集液腔12与工质进口6连接；所有集汽腔13相互连通，并通过集汽腔13与工质出口7连接。

所述保温水箱14内设有冷凝器15，冷凝器15一端与工质进口6连通，另一端与工质出口7连通。

通过将集热板与保温水箱连通，使其形成一个循环系统，保证被加热物质在循环系统中循环流动，防止保温水箱内的流体在冬季结冰导致无法使用。而保温水箱内的冷凝器能够冷却被加热的流体，使被加热流体始终在加热和冷却两个状态中转换，从而防止被加热流体持续加热导致温度过高损坏设备，而加热后的流体能够循环使用，大大提高了能源的利用率。

所述外框体2与背板1的连接处设有安装固定件8。

所述外框体2的外壁四周设有拼装滑槽9，拼装滑槽9内设有密封条10。

所述盖板1为透光阻热盖板，由透明柱状单元阵列组成。透明柱状单元可以为圆柱体，也可以为正多边体。当透明柱状单元为圆柱体时，其高与其底而直径的比值为0.3～0.7，最佳比为0.5。

本发明的安装过程：先将外框体2通过连接固定件8焊接或螺纹连接于建筑的相应框架上，然后依次安装背板1、焊接好集热管的集热板；再利用拼装滑槽9及用于防水的密封条10紧密拼装相邻的外框体2，然后按照上述步骤依次安装背板1和集热板；待所需全部集热屋面或墙体都安装好后，将全部工质进口6和工质出口7按照并联或串联的方式连接，并与保温水箱14中的冷凝器15连通，试压检漏合格后，抽真空灌装工质并封口；最后再依次安装可透光阻热的盖板5；向保温水箱14中通入被加热冷水或冷空气。

本发明的工作过程：太阳光透过盖板5照射到集热板上，集热板吸热聚集热能，热能传递给集热管中的工质，工质遇热相变汽化成饱和蒸汽，自动上升汇集到集汽腔13中，再通过蒸汽上升管进入保温水箱14中的冷凝器15内，蒸汽在冷凝器15内遇冷释放显热和潜热，使被加热物质相变为液体，然后在重力的作用下经液体下降管回流到集液腔12中，并均匀分布到各个竖管11中，再次吸收太阳辐射热能，然后汽化快速传热，如此循环将太阳热能迅速传递给被加热物质。被加热后产生的热水或热风等热源供建筑洗浴、采暖、除湿、干燥等热利用。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明的申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应属于本发明专利要求保护的范围内。

Claims (10)

1.嵌入式平板集热屋面/墙面，包括背板(1)、外框体(2)、集热板、盖板(5)和保温水箱(14)，所述背板(1)和盖板(5)分别作为外框体(2)的背面和正面，与外框体(2)共同构成一个密封的中空腔体，集热板设置于中空腔体内部，其特征在于，所述背板(1)上设有工质进口(6)和工质出口(7)，工质进口(6)一端与集热板的下端连通，另一端通过液体下降管与保温水箱(14)连通；工质出口(7)一端与集热板的上端连通，另一端通过蒸汽上升管与保温水箱(14)连通。

2.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述背板(1)为保温隔热材料制成。

3.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述集热板由至少一根集热管组成。

4.根据权利要求3所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述集热管包括竖管(11)，在竖管(11)的下端设有集液腔(12)，上端设有集汽腔(13)。

5.根据权利要求4所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述集热板中所有集液腔(12)相互连通，并通过集液腔(12)与工质进口(6)连接；所有集汽腔(13)相互连通，并通过集汽腔(13)与工质出口(7)连接。

6.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述保温水箱(14)内设有冷凝器(15)，冷凝器(15)一端与工质进口(6)连通，另一端与工质出口(7)连通。

7.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述外框体(2)与背板(1)的连接处设有安装固定件(8)。

8.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述外框体(2)的外壁四周设有拼装滑槽(9)。

9.根据权利要求3所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述拼装滑槽(9)内设有密封条(10)。

10.根据权利要求1所述的嵌入式平板集热屋面/墙面，其特征在于，所述盖板(5)为透光阻热盖板。

Images