CN105115174A - 二元太阳能聚合板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二元太阳能聚合板，包括隔热板、太阳能集热板、玻璃罩和空气热交换板；太阳能集热板包括板体、太阳能吸收膜层、集热管、冷媒介质流进接头和冷媒介质流出接头；空气热交换板包括基体、冷媒介质流通管、冷媒介质流进接口、冷媒介质流出接口和换热片；太阳能集热板固定设置在隔热板的上端面上；玻璃罩扣合在太阳能集热板上；空气热交换板固定设置在隔热板的下端面上；太阳能集热板的冷媒介质流进接头与空气热交换板的冷媒介质流出接口连通。本发明结构简单、成本不高、安装方便，使用时能够充分利用太阳能和大气环境中的空气热能，能效比高。

Description

二元太阳能聚合板

技术领域

本发明涉及自然能综合应用装置技术领域，具体涉及一种综合利用太阳能和空气热能的二元太阳能聚合板。

背景技术

太阳能、空气能作为重要的可再生清洁能源，其开发应用日益受到重视。目前，太阳能的应用主要在发电和供热两个方面；太阳能热水器尤其是真空管太阳能热水器，在技术上已发展得比较成熟并已大规模产业化，但是太阳能热水器最大的不足是必须在有太阳光的白天才能较好地使用。利用空气当中的热能研制空气能热水器，国内一些如美的、海尔、格力等公司已经竞相研制生产出家用空气能热水器并已推向市场，空气能热水器的优势在于具有较高的能效比，消耗1kW电力，在Ⅰ级能效比下，可至少产生4kW以上的热能，但是单一依靠空气能研制的空气能热水器其致热系数提升有限，而且当环境温度较低时应用受限，此外，当前空气能热水器安装占地面积大且价格不菲。

由于太阳能热水器和空气能热水器各自存在的缺陷，因而研制能够将太阳能和空气能综合应用的如热水器类的应用装置，引起人们的极大兴趣。如申请公布号为CN102393079A的中国专利文献，公开了一种综合利用太阳能和空气能的集成供能系统，其利用太阳能用半导体温差发电，利用珀尔帖效应产热；又如授权公告号为CN202267229U的中国专利文献，其公开了一种空气源、太阳能一体机；其通过真空热管，利用太阳能，但仅提及设有利用空气能的一个空气源装置，但空气源装置却无具体的结构和实施方式；再如授权公告号为CN203719142U的中国专利文献，其公开了一种太阳能空气能一体式热水系统，其采用2个水箱，没有说明集热的具体方式，以及空气源热泵组的工作方式。

可以看出，研制能够将太阳能和空气能综合应用的如热水器类的应用装置，其难点核心在于研制出能够将太阳能和空气能有效转化为热能的一体式的热交换器件。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、成本不高、安装方便、使用时能够有效将太阳能和空气能转换为热能的二元太阳能聚合板。

本发明的技术方案是：本发明的二元太阳能聚合板，其结构特点是：包括隔热板、太阳能集热板、玻璃罩和空气热交换板；

上述的隔热板为整体呈方形的板体件；太阳能集热板包括板体、太阳能吸收膜层、集热管、冷媒介质流进接头和冷媒介质流出接头；板体整体呈方形；太阳能吸收膜层设置在板体的上端面上；集热管由1根金属扁管弯曲而成；集热管具有进口端和出口端；冷媒介质流进接头固定安装在集热管的进口端上；冷媒介质流出接头固定安装在集热管的出口端上；

玻璃罩为下端开口的整体呈方形的盒体件；空气热交换板包括基体、冷媒介质流通管、冷媒介质流进接口、冷媒介质流出接口和换热片；基体为方形的板体件；冷媒介质流通管设有相互连通的一组并固定设置在基体的下端面上；该组冷媒介质流通管设有1个冷媒介质流进接口和1个冷媒介质流出接口；换热片设有一组，各换热片分别与各冷媒介质流通管钎焊熔接；

上述的太阳能集热板由其板体的下端面与隔热板的上端面相接并固定连接；玻璃罩开口向下扣合太阳能集热板后与隔热板的上端面固定连接，并使得太阳能集热板的冷媒介质流进接头和冷媒介质流出接头外露；空气热交换板由其基体的上端面与隔热板的下端面相接并固定连接；太阳能集热板的冷媒介质流进接头与空气热交换板的冷媒介质流出接口连通。

上述的太阳能集热板和空气热交换板组成二元聚合结构。

进一步的方案是：上述的隔热板为真空隔热板或内部填充有玻纤的隔热板。

进一步的方案是：上述的太阳能集热板的太阳能吸收膜层包括基板和黑铬涂层；黑铬涂层涂覆在基板上；基板和基板为1mm厚的铜板；黑铬涂层厚度10μm。

进一步的方案是：上述的玻璃罩为双层中空玻璃罩。

进一步的方案是：上述的空气热交换板的冷媒介质流通管为圆形铜管。

进一步的方案是：上述的空气热交换板的换热片为薄铝片或薄铜片。

进一步的方案是：上述的空气热交换板的冷媒介质流通管组中各根冷媒介质流通管均匀平行分布固定设置在基体的下端面上；换热片组中各换热片均匀平行分布；且各换热片分别与各冷媒介质流通管垂直相接并钎焊熔接。

进一步的方案还有：上述的太阳能集热板的集热管为扁铜管或扁铝管。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的二元太阳能聚合板，其由太阳能集热板和空气热交换板组成二元聚合结构，结构简单、成本不高、厚度仅为66mm，重量<28kg，安装方便，具有良好的商业推广价值。（2）本发明的二元太阳能聚合板，其在使用时，能够充分利用太阳光能和大气环境中的空气热能，使得其所应用的系统全年80%日间致热系数能达到10以上，若消耗1kW电能将产生10kW以上热量，能效比极高。（3）本发明的二元太阳能聚合板，其使用时比单纯的空气能热泵和太阳能热水器具有更强的耐候性，不受天气环境限制，可广泛应用在工业和民用领域，家庭使用时可装在阳台、窗户下方，可供热水、取暖用；在工业应用时，可成组成片装在厂房、车站等建筑设施的屋顶，组成工业集中供热系统，应用前景良好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中太阳能集热板的平面结构示意图；

图3为图1中的空气热交换板的平面结构示意图；

图4为本发明使用时所采用的一种应用系统的示意图；

图5为本发明在使用时于室外安装布置方式示意图。

上述附图中的附图标记如下：

隔热板1，

太阳能集热板2，板体21，太阳能吸收膜层22，集热管23，冷媒介质流进接头24，冷媒介质流出接头25，

玻璃罩3，

空气热交换板4，基体41，冷媒介质流通管42，冷媒介质流进接口43，冷媒介质流出接口44，换热片45。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的二元太阳能聚合板，隔热板1、太阳能集热板2、玻璃罩3和空气热交换板4组成。

隔热板1为整体呈方形的板体件。隔热板1可采用真空隔热板或内部填充有玻璃纤维的隔热板。本实施例中，优选采用内部填充有玻纤的隔热板。

参见图2，太阳能集热板2主要由板体21、太阳能吸收膜层22、集热管23、冷媒介质流进接头24和冷媒介质流出接头25组成。

板体21整体呈方形；太阳能吸收膜层22设置在板体21的上端面上，太阳能吸收膜层22由基板和黑铬涂层组成；黑铬涂层涂覆在基板上，本实施例中，基板优选采用1mm厚的铜板，黑铬涂层厚度10μm。集热管23由1根金属扁管弯曲而成；集热管23可采用扁铜管或扁铝管；本实施例中优选采用扁铜管；集热管23具有进口端和出口端；冷媒介质流进接头24固定安装在集热管23的进口端上；冷媒介质流出接头25固定安装在集热管23的出口端上。

玻璃罩3为下端开口的整体呈方形的盒体件；本实施例中玻璃罩3优选采用双层中空玻璃罩。

仍见图1并同时参见图3，空气热交换板4主要由基体41、冷媒介质流通管42、冷媒介质流进接口43、冷媒介质流出接口44和换热片45组成。

基体41为方形的板体件；冷媒介质流通管42可采用椭圆形铜管或椭圆形铝管，本实施例中优选采用椭圆形铜管；冷媒介质流通管42设有相互连通的一组，该组中各根冷媒介质流通管42均匀平行分布固定设置在基体41的下端面上；该组冷媒介质流通管42设有1个冷媒介质流进接口43和1个冷媒介质流出接口44；换热片45设有一组，各换热片45均匀平行分布；各换热片45分别与各冷媒介质流通管42垂直相接并钎焊熔接，使用时换热片45与冷媒介质流通管42物理传热；换热片45可采用薄铝片或薄铜片，本实施例中优选采用薄铜片。

太阳能集热板2由其板体21的下端面与隔热板1的上端面相接并固定连接；玻璃罩3开口向下扣合太阳能集热板2后与隔热板1的上端面固定连接；并使得太阳能集热板2的冷媒介质流进接头24和冷媒介质流出接头25外露；空气热交换板4由其基体41的上端面与隔热板1的下端面相接并固定连接；太阳能集热板2的冷媒介质流进接头24与空气热交换板4的冷媒介质流出接口44通过配套的连接管（附图中未画出）连通。

太阳能集热板2的冷媒介质流出接头25和空气热交换板4的冷媒介质流进接口43用于使用时与应用系统的管道相连接。

（应用例）

参见图4和图5，前述实施例的二元太阳能聚合板，其在使用时，将其置于室外以倾斜一定α角度固定，如图5所示，太阳能集热板2置于上层（阳面），空气热交换板4置于下层（阴面），两块功能板之间由于设有隔热板1隔离，不产生直接物理热传递。位于下层的空气热交换板4由于上层的屏蔽，免受了冰、雪、尘埃覆盖，能不受阻碍地与周围热传递。

如图4所示，其为前述实施例的二元太阳能聚合板的一种应用系统，该系统工作时，经过绝热膨胀（毛细管）低温低压的冷媒介质先流入二元太阳能聚合板的空气热交换板4与周围环境空气发生大空间自然对流换热，通过空气热交换板4的冷媒介质流通管42组和换热片45组，使冷媒介质发生相变，由液体变为气体，吸收外界空气大量热能，冷媒介质温度迅速上升，直至环境温度；

上升至环境温度的冷媒介质从阴面的空气热交换板4的冷媒介质流出接口44通过配套的连接管，经太阳能集热板2的冷媒介质流进接头24流入集热管23；太阳能集热板2接收太阳光辐射将太阳能转化为热能，由于玻璃罩3的隔热作用，太阳能集热板2向外散失热量极少，类似于黑体结构；冷媒介质流过集热管23温度迅速被加热至高于环境温度之上，在夏季正午阳光直射时，最高可达到150℃，冷媒介质不经过压缩机就可直接在热交换器（冷凝器）进行热交换将冷水变成热水；

高温的冷媒气体介质从太阳能集热板2的集热管23的冷媒介质流出接头25流出到压缩机，气体经绝热压缩后，气体温度进一步升高；高温高压的冷媒气体进入热交换器（冷凝器）进行热交换，将热量释放到水中，使水温升高，同时冷媒介质冷却后被液化为高压液体经过绝热膨胀（毛细管）形成低温低压的液体重新循环流入空气热交换板4。

在光线比较好的白天，二元太阳能聚合板主要由太阳能集热板2吸收热量，夜晚则由空气热交换板4与周围环境空气发生大空间自然对流换热起主要作用。在正常情况下，压缩机工作；当冷媒介质温度足够高时（>90℃）时，压缩机停止工作，阀1打开，冷媒直接由循环泵输送，同时阀2开启，冷媒不经过节流降压直接参与循环，从而减少功耗。

以上实施例和应用例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种二元太阳能聚合板，其特征在于：包括隔热板（1）、太阳能集热板（2）、玻璃罩（3）和空气热交换板（4）；

所述的隔热板（1）为整体呈方形的板体件；太阳能集热板（2）包括板体（21）、太阳能吸收膜层（22）、集热管（23）、冷媒介质流进接头（24）和冷媒介质流出接头（25）；板体（21）整体呈方形；太阳能吸收膜层（22）设置在板体（21）的上端面上；集热管（23）由1根金属扁管弯曲而成；集热管（23）具有进口端和出口端；冷媒介质流进接头（24）固定安装在集热管（23）的进口端上；冷媒介质流出接头（25）固定安装在集热管（23）的出口端上；

玻璃罩（3）为下端开口的整体呈方形的盒体件；空气热交换板（4）包括基体（41）、冷媒介质流通管（42）、冷媒介质流进接口（43）、冷媒介质流出接口（44）和换热片（45）；基体（41）为方形的板体件；冷媒介质流通管（42）设有相互连通的一组并固定设置在基体（41）的下端面上；该组冷媒介质流通管（42）设有1个冷媒介质流进接口（43）和1个冷媒介质流出接口（44）；换热片（45）设有一组，各换热片（45）分别与各冷媒介质流通管（42）钎焊熔接；

所述的太阳能集热板（2）由其板体（21）的下端面与隔热板（1）的上端面相接并与隔热板（1）固定连接；玻璃罩（3）开口向下扣合太阳能集热板（2）后与隔热板（1）的上端面固定连接，并使得太阳能集热板（2）的冷媒介质流进接头（24）和冷媒介质流出接头（25）外露；空气热交换板（4）由其基体（41）的上端面与隔热板（1）的下端面相接并与隔热板（1）固定连接；太阳能集热板（2）的冷媒介质流进接头（24）与空气热交换板（4）的冷媒介质流出接口（44）连通。

2.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的隔热板（1）为真空隔热板或内部填充有玻纤的隔热板。

3.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的太阳能集热板（2）的太阳能吸收膜层（22）包括基板和黑铬涂层；所述的黑铬涂层涂覆在基板上。

4.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的玻璃罩（3）为双层中空玻璃罩。

5.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的空气热交换板（4）的冷媒介质流通管（42）为椭圆形铜管或椭圆形铝管。

6.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的空气热交换板（4）的换热片（45）为薄铜片或薄铝片。

7.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的空气热交换板（4）的冷媒介质流通管（42）组中各根冷媒介质流通管（42）均匀平行分布固定设置在基体（41）的下端面上；换热片（45）组中各换热片（45）均匀平行分布；且各换热片（45）分别与各冷媒介质流通管（42）垂直相接并钎焊熔接。

8.根据权利要求1所述的二元太阳能聚合板，其特征在于：所述的太阳能集热板（2）的集热管（23）为扁铜管或扁铝管。