CN104913519B - 一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器，包括瓦型盖板、平板玻璃盖板、集热板、铜管、空气流道、进出风口、进出水口、三通阀门、循环水泵和水箱；玻璃盖板与集热板之间形成空气夹层，集热板底面下方的箱体在高度方向分别设有进出风口，形成空气流道，空气流道中设有一排铜管和翅片，集热板底面同样设有一排铜管和翅片，两段铜管与水箱通过循环水泵、进出水口和三通阀门连通。本发明通过控制进出风口和进出水口的开合以及循环水泵的开关，实现按需制取热空气的功能，解决辐照强度与热需求时间上的差异的问题，实现太阳能光热的充分利用。本发明具有制造简单、运行稳定、与建筑一体化程度高的特点，在太阳能建筑一体化应用中有广泛的应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光热利用与建筑一体化技术领域，具体涉及一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器。
背景技术
太阳能光热利用技术是目前技术最成熟、市场应用最广泛的太阳能利用技术。太阳能空气集热器方面，平板型集热器因其结构简单、运行可靠等优点，是与建筑结合的最佳选择之一。平板型空气集热器的设置可以解决白天室内供暖，但是由于集热器直接将太阳能转化成热空气传入室内，而太阳能的热量供应具有间断性和不稳定性，所以造成室内温度波动过大，甚至在夜间或阴天时集热器采暖功能失效。因此亟需开发能够有效推广应用的太阳能蓄热采暖技术，解决以上问题。
对现有的技术文献检索发现，已开发的系统普遍存在系统形式及运行控制复杂、造价昂贵等缺点，另外较有推广价值的太阳能蓄热采暖系统主要有两种技术形式：一种是通过太阳能加热空气，在房间需要采暖时热空气直接供应室内，在不需采暖时热空气加热蓄热材料，但此时太阳辐照与蓄热材料之间存在二次换热导致效率降低；另一种是通过太阳能直接加热蓄热材料，在房间需要采暖时由蓄热材料加热空气，而在辐照强度与房间热需求一致时太阳辐照与空气间的二次换热同样导致效率降低。
发明内容
本发明提供了一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器，以克服现有空气集热器供热与房间热需求不一致的问题以及已开发的太阳能蓄热采暖系统系统复杂、造价昂贵、效率低下等缺点。
本发明采用的技术方案为：一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器，其包括：瓦型盖板、平板玻璃盖板、集热板、铜管、翅片、空气流道、进风口、出风口、进水口、三通阀门、出水口、循环水泵、水箱，其中：
可控蓄热式太阳能空气集热器从外到内依次为瓦型PMMA盖板、平板玻璃盖板、集热板、铜管、翅片、空气流道；所述的进风口、出风口分别为空气集热器的进、出通风口，位于集热器宽度方向两侧，集热板底面下方的集热器箱体内形成空气流道；集热板底部和空气流道中间沿集热器长度方向均匀排列设有两排平行带有翅片的铜管，铜管的一端连通着进水口和三通阀门，另一端连通着出水口；所述水箱为保温水箱。
进一步的，所述瓦型盖板材料为PMMA有机玻璃。
进一步的，所述两排平行带有翅片的铜管两端分别连通着集管，入口端的两根集管通过三通阀门汇集成一根集管后伸至集热器外部连接进水口，出口端的两根集管直接汇集成一根集管后连接出水口。
进一步的，所述与集热板接触的一排铜管，两者之间为焊接连接。
进一步的，所述翅片与铜管为焊接连接，且翅片的高度不超过空气流道高度的1/5。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明所述可控蓄热式太阳能空气集热器与建筑一体化程度高，集热器的运行能根据房间采暖需求选择蓄热、热水单独供热空气、太阳能直接供应热空气或太阳能与热水同时供应热空气模式，实现光热的充分利用，有效提高太阳能采暖房间夜间或阴天的室内舒适性；在蓄热模式下由太阳能直接加热热水，太阳能直接供应热空气模式下由太阳能直接加热空气，避免二次传热，并且集热器内两排平行的铜管分别运行于蓄热和水供热模式下，减少系统热损，提高系统热效率。
附图说明
图1为本发明一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器的结构示意图；
图2为本发明所述的集热器的侧视图；
图3为本发明所述的集热器的局部剖视图；
附图中各数字含义为：1为瓦型盖板；2为平板玻璃盖板；3为集热板；4为铜管；5为翅片；6为空气流道；7为进风口；8为出风口；9为进水口；10为三通阀门；11为出水口；12为循环水泵；13为水箱。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
参见图1-3，一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器包括：瓦型盖板1、平板玻璃盖板2、集热板3、铜管4、翅片5、空气流道6、进风口7、出风口8、进水口9、三通阀门10、出水口11、循环水泵12、水箱13，其中：可控蓄热式太阳能空气集热器从外到内依次为瓦型PMMA盖板1、平板玻璃盖板2、集热板3、铜管4、翅片5、空气流道6；平板玻璃盖板2与集热板3之间形成封闭的空气夹层，减少对流换热损失；所述的进风口7、出风口8分别为空气集热器的进、出通风口，位于集热器宽度方向两侧，集热板3底面下方的集热器箱体内形成空气流道6；集热板3底部和空气流道6中间沿集热器长度方向均匀排列设有两排平行带有翅片5的铜管4，铜管4的一端连通着进水口9和三通阀门10，另一端连通着出水口8；所述水箱13为保温水箱。
本发明可控蓄热式空气集热器工作于太阳能热空气集热模式时，循环水泵12关机，进水口9关闭，进风口7和出风口8打开并与外部风管相连，空气由进风口7进入集热器后，与集热板3及其背面的翅片5换热后，由出风口8送出。
本发明可控蓄热式空气集热器工作于太阳能热水蓄热模式时，进风口7和出风口8关闭，进水口9打开，三通阀门10切换至使进水口与铜管4中焊接在集热板3背面的其中一列铜管连通，开启循环水泵12，水由进水口9流入铜管4中焊接在集热板3背面的其中一列，吸收集热板3的热量后，经过出水口11流入储热水箱13。
本发明可控蓄热式空气集热器工作于蓄热水供热空气模式时，进水口9打开，三通阀门10切换至使进水口与铜管4中位于空气流道6的其中一列铜管连通，开启循环水泵12，水由进水口9流入铜管4中位于空气流道6的其中一列，进风口7和出风口8打开并与外部风管相连，空气由进风口7进入集热器后，吸收流入铜管4的热水的热量后，由出风口8送出。
本发明可控蓄热式空气集热器可同时工作与不同的工作模式，根据室内采暖需求，当太阳辐照强度高时，集热器可工作于太阳能热空气集热模式和太阳能热水蓄热模式，同时集热空气和蓄热水，也可单独工作于太阳能热空气集热模式或太阳能热水蓄热模式；当太阳辐照强度较低时，集热器可工作于太阳能热空气集热模式和蓄热水供热空气模式，由太阳能和所蓄热水同时供应热空气；夜间或无太阳辐照时，集热器工作于蓄热水供热空气模式。
本发明未详细阐述部分属于本领域的公知技术。
Claims (1)
1.一种与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器，其特征在于包括：瓦型盖板(1)、平板玻璃盖板(2)、集热板(3)、铜管(4)、翅片(5)、空气流道(6)、进风口(7)、出风口(8)、进水口(9)、三通阀门(10)、出水口(11)、循环水泵(12)和水箱(13)，其中：可控蓄热式太阳能空气集热器从外到内依次为瓦型盖板(1)、平板玻璃盖板(2)、集热板(3)、铜管(4)、翅片(5)、空气流道(6)；平板玻璃盖板(2)与集热板(3)之间形成封闭的空气夹层，减少对流换热损失；所述的进风口(7)、出风口(8)分别为空气集热器的进、出通风口，位于集热器高度方向上下两侧，集热板(3)底面下方的集热器箱体内形成空气流道(6)；集热板(3)背面和空气流道(6)中间沿集热器长度方向均匀排列设有两排平行带有翅片(5)的铜管(4)，铜管(4)的一端连通着进水口(9)和三通阀门(10)，另一端连通着出水口(8)；所述水箱(13)为保温水箱；
所述瓦型盖板(1)材料为PMMA有机玻璃，瓦型盖板(1)为扇形圆弧状，安装数量根据实际需要而定；
所述两排平行带有翅片(5)的铜管(4)两端分别连通着集管，入口端的两根集管通过三通阀门(10)汇集成一根集管后伸至集热器外部连接进水口(9)，出口端的两根集管直接汇集成一根集管后连接出水口(11)；
其中一排铜管(4)与集热板(3)接触；两者之间为焊接连接；
所述翅片(5)与铜管(4)为焊接连接，且翅片(5)的高度不超过空气流道(6)高度的1/5；
可控蓄热式空气集热器工作于太阳能热空气集热模式时，循环水泵(12)关机，进水口(9)关闭，进风口(7)和出风口(8)打开并与外部风管相连，空气由进风口(7)进入集热器后，与集热板(3)及其背面的翅片(5)换热后，由出风口(8)送出；
可控蓄热式空气集热器工作于太阳能热水蓄热模式时，进风口(7)和出风口(8)关闭，进水口(9)打开，三通阀门(10)切换至使进水口与铜管(4)中焊接在集热板(3)背面的其中一排铜管连通，开启循环水泵(12)，水由进水口(9)流入铜管(4)中焊接在集热板(3)背面的其中一排，吸收集热板(3)的热量后，经过出水口(11)流入储热水箱(13)；
可控蓄热式空气集热器工作于蓄热水供热空气模式时，进水口(9)打开，三通阀门(10)切换至使进水口与铜管(4)中位于空气流道(6)的其中一排铜管连通，开启循环水泵(12)，水由进水口(9)流入铜管(4)中位于空气流道(6)的其中一排，进风口(7)和出风口(8)打开并与外部风管相连，空气由进风口(7)进入集热器后，吸收流入铜管(4)的热水的热量后，由出风口(8)送出；
可控蓄热式空气集热器能同时工作于不同的工作模式，根据室内采暖需求，当太阳辐照强度高时，集热器能工作于太阳能热空气集热模式和太阳能热水蓄热模式，同时集热空气和蓄热水，也能单独工作于太阳能热空气集热模式或太阳能热水蓄热模式；当太阳辐照强度较低时，集热器能工作于太阳能热空气集热模式和蓄热水供热空气模式，由太阳能和所蓄热水同时供应热空气；夜间或无太阳辐照时，集热器工作于蓄热水供热空气模式；
该与建筑相结合的可控蓄热式太阳能空气集热器与建筑一体化程度高，集热器的运行能根据房间采暖需求选择蓄热、热水单独供热空气、太阳能直接供应热空气或太阳能与热水同时供应热空气模式，实现光热的充分利用，有效提高太阳能采暖房间夜间或阴天的室内舒适性；在蓄热模式下由太阳能直接加热热水，太阳能直接供应热空气模式下由太阳能直接加热空气，避免二次传热，并且集热器内两排平行的铜管分别运行于蓄热和水供热模式下，减少系统热损，提高系统热效率。
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