CN107062637A - 一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器 - Google Patents

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赵洪运
许振飞
位兴华
张明发
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Abstract

一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，包括翅片、换热管、风机、挡风板、支架，其特点是，还包括用于聚光或遮阳的反射板，翅片水平放置且分为上、下两部分，上下两部分翅片的夹角为钝角，下部分翅片相互平行且与换热管垂直，上部分翅片相互平行且与竖直方向的夹角为0°—15°，在上部分翅片上镀上一层太阳能吸收镀层，在翅片管结构的两侧和底侧均设置有挡风板，且翅片管结构与水平地面的夹角α取值与当地纬度基本一致，反射板设置在翅片管结构的上侧，风机运行时抽吸的空气只从翅片管结构的间隙流过，翅片管结构、风机、反射板固定在支架上。能延缓结霜速率，改善除霜效果，减少除霜频率，同时提高制冷剂的蒸发温度，提高机组的制热效果。

Description

一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器
技术领域
本发明涉及一种换热器，具体的说，是一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器。
背景技术
空气源热泵是一种被广泛应用的供热设备，翅片管换热器作为空气源热泵的室外机在冬季使用时，由于室外空气温度低，导致制冷剂的蒸发温度低，使得机组供热效果下降，而且由于空气中存在水蒸汽，会在换热时导致翅片结霜，霜层堵塞空气通道，恶化制冷剂与空气的换热，当霜层达到一定厚度时，必须进行除霜，因此有必要采取措施来改善现有的翅片管换热器。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，能延缓结霜速率，改善除霜效果，减少除霜频率，同时提高制冷剂的蒸发温度，提高机组的制热效果。
实现本发明采用的技术方案是：一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，包括翅片、换热管、风机、挡风板、支架，其特征在于，还包括用于聚光或遮阳的反射板，所述翅片水平放置且分为上、下两部分，所述上下两部分翅片的夹角φ为钝角，所述下部分翅片相互平行且与所述换热管垂直，所述上部分翅片相互平行且与竖直方向的夹角为0°—15°之间，在所述上部分翅片上镀上一层太阳能吸收镀层，所述翅片和所述换热管组成翅片管结构，所述翅片管结构的两侧和底侧均设置有挡风板且翅片管结构与水平地面的夹角α取值与当地纬度基本一致，其偏差小于±15°，所述反射板设置在所述翅片管结构的上侧，所述风机设置在所述翅片管结构的内侧下方，所述风机运行时抽吸的空气只从所述翅片管结构的间隙流过，所述翅片管结构、风机、反射板固定在所述支架上。
所述上部分翅片上的镀层表面积S满足a×(d/sin(α+θm+2×β+φ-1.5π))×sin(α+θ+2β)<S<1.3×a×(d/sin(α+θm+2β+φ-1.5π))×sin(α+θ+2β),其中a为所述翅片的长，θm为所述换热器使用期间的最大太阳高度角，β为反射板与阳光的夹角，d为翅片间距,Φ为所述上、下两部分翅片的夹角。
所述反射板上开有透风不透光的通风孔。
所述通风孔的形状为百叶或凸起的斜孔，所述百叶或凸起的斜孔的风口朝向所述反射板的转轴。
在所述翅片管结构的下侧设置反射板，其作用与所述翅片管结构上侧的反射板相同。
所述反射板材料为镜面铝板、镜面不锈钢、镀镜面金属的塑料、具有高反射率的玻璃镜中的一种。
在所述翅片管结构的上侧设置的反射板的自由端通过连杆机构与在所述翅片管结构的下侧设置的反射板的自由端连接。
本发明的一种具有太阳能集热功能的翅片管结构换热器，当需要强化所述翅片管结构吸收太阳能时，通过调节所述反射板的角度来聚光，使反射的阳光照射到所述翅片管结构上的面积最大；当需要避免所述翅片管结构吸收太阳能时，通过调节所述反射板的角度来遮阳，使阳光照射到所述翅片管结构上的面积最小。
其进一步有益效果体现在：
1、本发明的一种具有太阳能集热功能的翅片管结构换热器作为空气源热泵的室外机在冬季使用时：能减缓结霜速率、改善除霜效果、减少除霜频率、延长供热时间并且充分吸收太阳能，提高制冷剂的蒸发温度和机组的制热效果；
2、本发明所述换热器的反射板在夏季使用时，可根据系统制冷或制热的需要遮挡或反射太阳光，调节灵活；
3、本发明所述换热器的翅片管结构和反射板易加工制作，附加成本低，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器结构示意图；
图2为图1中部分符号标注示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和图2对本发明作进一步说明。
参照图1和图2，本发明的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，包括翅片1、换热管2、挡风板3、风机4、支架5、反射板6，翅片1水平放置且分为上下两部分，上下两部分翅片的夹角为Φ，所述下部分翅片相互平行且与所述换热管垂直，所述上部分翅片相互平行且与竖直方向的夹角为0-15°之间，在翅片1上镀上一层太阳能吸收镀层且镀层的面积大于太阳光照射到其上的面积S，翅片1和换热管2组成翅片管结构，所述翅片管结构的两侧和底侧均设置有挡风板3且翅片管结构与水平地面的夹角α取值与当地纬度基本一致，偏差小于±15°，在所述翅片管结构的上下侧各设置一个反射板6使太阳光被反射到翅片1上，风机4设置在所述翅片管结构的内侧下方，所述翅片管结构、风机4、反射板6均固定在支架5上。当机组制热且太阳能充足时，风机4关闭，换热器吸收太阳能和空气能(自然对流换热)来满足换热量的需求；当机组制热且太阳能不足时，风机4运行，抽吸所述翅片管结构外侧的空气从翅片管结构的间隙流过，换热器吸收太阳能和空气能(强制对流换热)来满足换热量的需求；当机组制热且无太阳能时，风机4运行，抽吸所述翅片管结构外侧的空气从翅片管结构的间隙流过，此工况下换热器仅吸收空气能来满足换热量的需求；当机组制冷时，调节反射板6遮挡太阳光使太阳光照射不到换热器上，风机4运行，抽吸空气和换热器换热来满足机组制冷量的需求。
有太阳光时，为了最大限度的增加太阳能的集热热面积，调节反射板6使其与太阳光的夹角β满足L2×sin(β)/(L1×sin(2β+θ+α))的值在0.8～1.2之间，其中L1为所述翅片管结构的长度，L2为所述反射板6的长度，α为所述换热器与地面的夹角且为锐角，θ为太阳高度角。
上部分翅片上镀层的表面积S满足a×(d/sin(α+θm+2×β+Φ-1.5π))×sin(α+θ+2β)<S<1.3×a×(d/sin(α+θm+2β+Φ-1.5π))×sin(α+θ+2β),其中a为所述翅片的长，θm为所述换热器使用期间的最大太阳高度角，d为翅片间距,Φ为所述上、下两部分翅片的夹角，部分翅片上镀层与翅片全镀层相比，能减小制冷剂与空气换热时的热阻，同时提高经济性。
有太阳光时，所述镀上太阳能吸收镀层的上部分翅片吸收太阳能温度升高，能延缓结霜速率、延长供热时间、减少除霜频率。
翅片1水平放置使化霜水快速脱落，能减薄化霜水在翅片上形成的液膜厚度有利于换热，同时缩短除霜时间。
当风机4运行时，霜层受到自身的重力和风机4向下抽力的双重作用，有利于霜层的脱落，能缩短除霜时间。
反射板6的材料为镜面铝板、镜面不锈钢、镀金属的塑料、具有高反射率的玻璃中的一种。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，包括翅片、换热管、风机、挡风板、支架，其特征在于，还包括用于聚光或遮阳的反射板，所述翅片水平放置且分为上、下两部分，所述上下两部分翅片的夹角φ为钝角，所述下部分翅片相互平行且与所述换热管垂直，所述上部分翅片相互平行且与竖直方向的夹角为0°—15°之间，在所述上部分翅片上镀上一层太阳能吸收镀层，所述翅片和所述换热管组成翅片管结构，所述翅片管结构的两侧和底侧均设置有挡风板且翅片管结构与水平地面的夹角α取值与当地纬度基本一致，其偏差小于±15°，所述反射板设置在所述翅片管结构的上侧，所述风机设置在所述翅片管结构的内侧下方，所述风机运行时抽吸的空气只从所述翅片管结构的间隙流过，所述翅片管结构、风机、反射板固定在所述支架上。
2.根据权利要求1所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，所述上部分翅片上的镀层表面积S满足a×(d/sin(α+θm+2×β+φ-1.5π))×sin(α+θ+2β)<S<1.3×a×(d/sin(α+θm+2β+φ-1.5π))×sin(α+θ+2β),其中a为所述翅片的长，θm为所述换热器使用期间的最大太阳高度角，β为反射板与阳光的夹角，d为翅片间距,φ为所述上、下两部分翅片的夹角。
3.根据权利要求1所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，所述反射板上开有透风不透光的通风孔。
4.根据权利要求3所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，所述通风孔的形状为百叶或凸起的斜孔，所述百叶或凸起的斜孔的风口朝向所述反射板的转轴。
5.根据权利要求1所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，在所述翅片管结构的下侧设置反射板，其作用与所述翅片管结构上侧的反射板相同。
6.根据权利要求1或5所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，所述反射板材料为镜面铝板、镜面不锈钢、镀镜面金属的塑料、具有高反射率的玻璃镜中的一种。
7.根据权利要求1或5所述的一种具有太阳能集热功能的翅片管换热器，其特征在于，在所述翅片管结构的上侧设置的反射板的自由端通过连杆机构与在所述翅片管结构的下侧设置的反射板的自由端连接。
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