CN102072568A - 一种平板集热系统 - Google Patents

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王欣
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Abstract

本发明涉及一种以深色导热介质为能量吸收和传导介质的平板集热系统，包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元，导热介质，储槽，循环泵和热交换器以及连接上述各个部件的管道。其优势在于利用了在高温季节，来自于日光的辐射能和外界的较高气温中蕴含的能量可以被系统内的深色导热介质吸收，从而减少进入室内的热量，有利于降低空调系统的负荷。同时导热介质所带走的热量在热交换后可产生热水，以供洗浴和清洗所用。在不需要进行集热的季节，导热介质被回收到储槽中，建筑物的窗户和幕墙又可以恢复采光的功能，并不影响到美观。

Description

一种平板集热系统 
技术领域
本专利涉及一种平板集热系统，尤其是涉及一种以玻璃窗或玻璃幕墙为平板，深色导热介质为热载体在玻璃板间吸收热量并流动的平板集热系统。 
背景技术
随着社会的发展，经济发达程度的提高，建筑能耗在社会总能耗所占比例越来越大。虽然我国经济发展水平和生活水准相对落后，但建筑能耗在社会总能耗所占比例已达到20％-25％，并逐步上升到30％。就我国目前典型的建筑结构而言，门窗的能耗约占供热负荷的30％-50％。如何减少门窗、幕墙的能耗，是改善室内热环境质量和提高提高建筑节能水平的重要环节。本专利所涉及到的这个系统目的在于在玻璃幕墙或窗户的玻璃夹层中加入流动的深色导热介质，吸收日光辐射和室外高温引起的传导热，降低空调系统制冷的负荷，从而达到节能的效果。在同时导热介质通过热交换产生热水，供沐浴清洁使用。 
发明内容
本专利的目的为了实现上述的功能而设计的。 
本专利的目的可以通过以下技术方案来实现：包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元，导热介质，储槽，循环泵和热交换器以及连接上述各个部件的管路。 
所述的平板集热系统的导热介质的颜色为公知的除了包括白/黄/橙及其色系外的所有颜色。 
所述的平板集热系统导热介质内的液相可以为水相，油相，也可以为水和油的混合相。 
所述的平板集热系统导热介质内的分散相或溶质可以为分子状态，也可以为离子状态。 
所述的平板集热系统导热介质在集热单元的两层玻璃板中间(其中一层玻璃板与建筑物外界大气直接接触)吸收热量后在系统中流动带走热量。 
所述的平板集热系统的集热单元具有二层玻璃结构，每层的厚度从1mm到100mm之间，每两层间的间距为从1mm到100mm之间。每两层玻璃之间作密闭处理，使之成为封闭空间。在有导热介质流动的两层玻璃间开有导热介质的入口和出口(每个单元的入口和出口的数量可以从1到100)，供导热介质可以在各个串联或并联的集热单元中流动，并被最终收集用来做热交换。集热单元可以根据建筑物的实际情况设计成为玻璃窗或玻璃幕墙，各个单元并联或串联，或者并联串联混用。其数量可以从1到无穷多。导热介质在各个单元间流动。 
所述的平板集热系统的储槽为导热介质储存之处，当导热介质进行热交换后回流到储槽里。在无需系统工作的时候，导热介质可以被全部收集到储槽里。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级储槽进行串联或并联的工作。其数量可以从1到无穷多。 
所述的平板集热系统的循环泵提供导热介质在系统中流动的动力。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级循环泵进行串联或并联的工作。其数量可以从1到无穷多。 
所述的平板集热系统的热交换器内的冷水与被加热的导热介质交换热量，产生热水。其数量可以从1到无穷多。 
所述的平板集热系统的系统内的管路按照集热单元→热交换器→储槽→循环泵→集热单元的原则来连接各个部件。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级子系统进行串联或并联的工作。 
与现有技术相比，本专利通过深色导热介质吸热的原理，力求减少大部分从玻璃幕墙和玻璃窗进入室内的日光辐射能以及由内外空气温度产生的温差导致的热传导，从而在电价较高的峰时降低空调系统制冷的负荷。同时导热介质所带走的热量在热交换后可产生热水，以供洗浴和清洗所用，从而减少整个空调系统的运行费用。在不需要进行集热的季节，导热介质被回收到储槽中，建筑物的窗户和幕墙又可以恢复采光的功能，并不影响到美观。投入低产出高，同时也不影响到建筑物的美观。 
附图说明
图1为本专利的系统结构示意图； 
其中： 
1为集热单元(注：图1中的N和M为从1到无穷大的任何自然数) 
2为导热介质 
3为储槽 
4为循环泵 
5为热交换器 
6为管路 
7为热水 
图2为本专利的集热单元结构侧视图 
1为集热单元 
8为导热介质入口 
9为导热介质出口 
10为室外高温气流 
11为日光辐射 
12为导热介质 
13为室内 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本专利进行详细说明。 
实施实例1 
一种平板集热系统，包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元，导热介质，储槽，循环泵和热交换器以及连接上述各个部件的管路。如图1所示，10个集热单元(1)串联为1组，10组集热单元并联成一个集热区通过管路(6)连接到一个热交换器(5)上，热交换器(5)连接到一个储槽(3)上，储槽(3)连接到一个循环泵(4)上，循环泵通过管路(6)和各组集热单元的导热介质入口相连。导热介质(2)采用以黑色水溶性色素为分散相，去离子水为液相的配方，储存在储槽中。如图2所示，导热介质通过各个导热介质入口(8)进入各个集热单元，导热介质所在的空间的两面玻璃间距为10mm。导热介质吸收室外高温气流(10)和日光辐射(11)带来的热量，温度升高。当导热介质的温度到达适合的温度时，再次开动循环泵，使导热介质通过集热单元(1)的导热介质出口(9)流出，通过管路(6)流入热交换器，与热交换器(5)中冷水进行热交换，产生热水(7)，并回流入储槽。如此往复，减少进入室内(12)的 热辐射和热交换，从而降低空调制冷的负荷。 
实施实例2 
一种平板集热系统，包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元，导热介质，储槽，循环泵和热交换器以及连接上述各个部件的管路。10个集热单元串联为1组，通过管路连接到一个热交换器上。热交换器连接到一个储槽上，储槽连接到一个循环泵上，循环泵通过管路和各组集热单元的导热介质入口相连。导热介质采用以黑色水溶性色素为分散相，去离子水为液相的配方，储存在储槽中。导热介质通过各个导热介质入口进入各个集热单元，导热介质所在的空间的两面玻璃间距为5mm，其中有一面玻璃与外界大气直接接触。导热介质吸收室外高温气流和日光辐射带来的热量，温度升高。当导热介质的温度到达适合的温度时，再次开动循环泵，使导热介质通过集热单元的导热介质出口流出，通过管路流入热交换器，与热交换器中冷水进行热交换，产生热水，并回流入储槽。如此往复，减少进入室内的热辐射和热交换，从而降低空调制冷的负荷。 
实施实例3 
一种平板集热系统，包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元，导热介质，储槽，循环泵和热交换器以及连接上述各个部件的管路。10个集热单元串联为1组，通过管路连接到一个热交换器上。10个集热单元和一个热交换器为一组，10组并联到一个储槽上，储槽连接到一个循环泵上，循环泵通过管路和各组集热单元的导热介质入口相连。导热介质采用以黑色水溶性色素为分散相，导热油为液相的配方，储存在储槽中。导热介质通过各个导热介质入口进入各个集热单元，导热介质所在的空间的两面玻璃间距为10mm，其中有一面玻璃与外界大气直接接触。导热介质吸收室外高温气流和日光辐射带来的热量，温度升高。当导热介质的温度到达适合的温度时，再次开动循环泵，使导热介质通过集热单元的导热介质出口流出，通过管路流入热交换器，与热交换器中冷水进行热交换，产生热水，并回流入储槽。如此往复，减少进入室内的热辐射和热交换，从而降低空调制冷的负荷。 

Claims (10)

1.一种平板集热系统，包括具有二层中空玻璃结构，可作为玻璃窗和幕墙安装于各类建筑物日照面的集热单元(1)(如图1)，导热介质(2)，储槽(3)，循环泵(4)和热交换器(5)以及连接上述各个部件的管路(6)。
2.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于，导热介质(2)的颜色为公知的除了包括白/黄/橙及其色系外的所有颜色。
3.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于，导热介质(2)内的液相可以为水相，油相，也可以为水和油的混合相。
4.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于，导热介质(2)内的分散相或溶质可以为分子状态，也可以为离子状态。
5.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于，导热介质(2)在集热单元(1)的两层玻璃板中间(其中一层玻璃板与建筑物外界大气直接接触)吸收热量后在系统中流动带走热量。
6.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于集热单元具有二层玻璃结构，每层的厚度从1mm到100mm之间，每两层间的间距为从1mm到100mm之间。每两层玻璃之间作密闭处理，使之成为封闭空间。在有导热介质流动的两层玻璃间开有导热介质的入口和出口(每个单元的入口和出口的数量可以从1到100)，供导热介质可以在各个串联或并联的集热单元中流动，并被最终收集用来做热交换。集热单元可以根据建筑物的实际情况设计成为玻璃窗或玻璃幕墙，各个单元并联或串联，或者并联串联混用，其数量可以从1到无穷多。导热介质在各个单元间流动。
7.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于储槽为导热介质储存之处，当导热介质进行热交换后回流到储槽里。在无需系统工作的时候，导热介质可以被全部收集到储槽里。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级储槽进行串联或并联的工作。其数量可以从1到无穷多。
8.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于循环泵提供导热介质在系统中流动的动力。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级循环泵进行串联或并联的工作。其数量可以从1到无穷多。
9.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于热交换器内的冷水与被加热的导热介质交换热量，产生热水。其数量可以从1到无穷多。
10.根据权利要求1所述的平板集热系统，其特征在于系统内的管路按照集热单元→热交换器→储槽→循环泵→集热单元的原则来连接各个部件。根据建筑物的外形和规模，可以设计一级或多级子系统进行串联或并联的工作。
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