CN113203210B - 一种除湿防腐功能的集热板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能应用技术领域。目的在于提供一种除湿防腐功能的集热板，包括支架和倾斜设置在支架上的集热板主体，所述集热板主体内设置有用于通入水并吸收太阳光热辐射的玻璃吸热管；还包括蓄热箱；所述蓄热箱内充注满蓄热介质，蓄热箱内还设置有用于供蓄热介质和水进行热交换的双层盘管式热交换器。本发明摒弃了传统的储水箱进行蓄热的思路，采用蓄热箱进行独立蓄热，无需将水长期储存在储水箱中，降低了结垢风险，便于维护，提高了防腐性能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种除湿防腐功能的集热板。
背景技术
近年来，随着国内、国际能源匮乏趋势越来越严峻，太阳能作为一种可再生清洁能源，其应用技术也得到了长足的发展，越来越多的进入到日常生产生活中。光伏和光热是太阳能应用中的两大主要分支，前者通过光伏板之间太阳能转化为电能进行利用和储存；后者通过集热板将太阳光直接转化为热能进行利用和储存，目前广泛应用在热水制备相关的太阳能集热板热水器中。目前，传统的集热板通常包括一个边框，边框的底部设置背板，边框的顶部设置一透明板，边框内安装蛇形的玻璃吸热管；水体通入玻璃吸热管内后，利用太阳辐照进行加热，加热后通入储水箱内进行保存，使用时从储水箱中放出热水使用，但由于每次用水量实际上有限，而大量的水长期储存在储水箱中，具有较大的流动死区，极易造成结垢，影响后期的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低结垢风险的除湿防腐功能的集热板。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种除湿防腐功能的集热板，包括支架和倾斜设置在支架上的集热板主体，所述集热板主体内设置有用于通入水并吸收太阳光热辐射的玻璃吸热管；还包括蓄热箱；
所述蓄热箱内充注满蓄热介质，蓄热箱内还设置有用于供蓄热介质和水进行热交换的双层盘管式热交换器；
所述双层盘管式热交换器包括位于内层的水路铜盘管、位于外层的导热液路铜盘管和导热控制机构；
所述玻璃吸热管的一端与水源连通，另一端通过进水管与水路铜盘管的上端连通；所述水路铜盘管的下端通过出水管与客户用水端连通；
所述导热控制机构用于控制导热液路铜盘管中充注的导热介质的容量，用以改变蓄热箱中蓄热介质与水路铜盘管中水的热交换面积，以控制蓄热箱中蓄热介质与水路铜盘管中水的热交换速度，形成对水路铜盘管中水的出水温度控制。
优选的，所述导热控制机构包括导热液储罐和惰性气体储筒，所述导热液储罐通过导热介质管与导热液路铜盘管的下端连通，所述导热介质管上设置有泵机；所述导热液路铜盘管的上端通过气体管与惰性气体储筒连通；
所述惰性气体储筒包括筒体，所述筒体的上端与气体管连通，筒体的下端设置平衡孔，筒体内设置有与筒体相配合的活塞，所述活塞上方的筒体内充注惰性气体，活塞下方的筒体内设置复位弹簧。
优选的，所述蓄热箱内设置有第一温度传感器，所述出水管上设置第二温度传感器，导热介质管上设置流量指示器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、泵机和流量指示器分别与控制器电性连接。
优选的，所述蓄热箱设置有两个，分别为高温蓄热箱和低温蓄热箱；所述高温蓄热箱和低温蓄热箱内均设置有一个双层盘管式热交换器；两个所述双层盘管式热交换器的水路铜盘管对应的进水管通过第一电磁三通阀与玻璃吸热管连通，两个所述双层盘管式热交换器的水路铜盘管对应的出水管通过第二电磁三通阀与客户用水端连通；所述第一电磁三通阀和第二电磁三通阀与控制器电性连接。
优选的，所述支架设置在高温蓄热箱和低温蓄热箱的顶部，高温蓄热箱和低温蓄热箱的底部设置有π字形的底架。
优选的，所述集热板主体包括边框，所述边框的正面设置透光面板、背面设置背板，所述面板与背板之间的真空区内设置玻璃吸热管。
优选的，所述透光面板的外表面涂覆有防潮雾涂层。
优选的，所述背板的内表面设置有波浪形的反射板。
优选的，所述导热介质为导热油。
优选的，所述出水管通过循环管与玻璃吸热管的进水端连通，与玻璃吸热管、进水管、水路铜盘管、出水管共同构成循环回路，所述循环管上设置有循环泵。
本发明的有益效果集中体现在：摒弃了传统的储水箱进行蓄热的思路，采用蓄热箱进行独立蓄热，无需将水长期储存在储水箱中，降低了结垢风险，便于维护，提高了防腐性能。具体来说，本发明在使用过程中，将水直接通入玻璃吸热管中，利用玻璃吸热管吸收太阳辐射，对水进行加热；加热后的水在流经蓄热箱内的双层盘管式热交换器时，能够与蓄热箱中的蓄热介质进行热交换。因此太阳热辐射加热后的水：若水温高于或低于客户用水端的需求，则将高于或低于需求部分的热量交换至蓄热箱中进行储存或从蓄热箱中获取相应的热量；若水温等于客户用水端的需求，则直接外排。通过这种方式，本发明不存在储水箱的设计，基本不存在水的流动死区，极大的降低了结垢风险，防腐性能好。同时，本发明在不使用时，又能通过惰性气体截断导热液路铜盘管与水路铜盘管之间的热量传递，保温蓄热效果极好。另外，本发明还开创了一种全新的出水温度控制模式，在已知蓄热箱内温度、水温度、导热介质导热系数、水流动速度等参数的前提下，本发明通过改变热交换面积的大小实现了对温度的有效控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为双层盘管式热交换器的连接示意图；
图3为图2中A部放大图；
图4为惰性气体储筒的内部结构示意图；
图5为集热板主体的结构示意图。
具体实施方式
如图1-5所示的，一种除湿防腐功能的集热板，包括支架1和倾斜设置在支架1上的集热板主体2，所述集热板主体2内设置有用于通入水并吸收太阳光热辐射的玻璃吸热管3。集热板2主体的具体结构形式较多，采用各种市面上的已有结构均可，也可以如图5中所示，所述集热板主体2包括边框，所述边框的正面设置透光面板21、背面设置背板22，所述面板21与背板22之间的真空区内设置玻璃吸热管3，一般玻璃吸热管3呈蛇形迂回设置，当然，在满足加热需求的情况下也可以采用其他布置方式。为了防止在较冷的冬季出现结雾起霜的情况，保证对太阳能的利用效果，所述透光面板21的外表面涂覆有防潮雾涂层。同时，所述背板22的内表面设置有波浪形的反射板23，反射板23可将太阳光进行反射至玻璃吸热管3，使玻璃吸热管3的中下部也对阳关具有较好的吸收效果。
本发明相较于传统的集热热水器，其最大的不同之处在于，本发明还包括蓄热箱4，该蓄热箱4不同于传统的储热水箱，其不用于储存用水，而用于储存蓄热介质，蓄热介质可采用具有高比热容的蓄热体。所述蓄热箱4内充注满蓄热介质，蓄热箱4内还设置有用于供蓄热介质和水进行热交换的双层盘管式热交换器5，其总体思路为，将玻璃吸收管3中多余的热量储存在蓄热箱4的蓄热介质中，按需提取，蓄热箱4就好比河流上的湖泊，起到调蓄热量的功能。
如图2和3中所示，所述双层盘管式热交换器5包括位于内层的水路铜盘管6、位于外层的导热液路铜盘管7和导热控制机构。水路铜盘管6供水流通，导热液路铜盘管7供导热介质流通，导热控制机构主要用于控制导热液路铜盘管7中导热介质的容量。所述玻璃吸热管3的一端与水源连通，另一端通过进水管8与水路铜盘管6的上端连通。所述水路铜盘管6的下端通过出水管9与客户用水端连通。
本发明所述导热控制机构用于控制导热液路铜盘管7中充注的导热介质的容量，用以改变蓄热箱4中蓄热介质与水路铜盘管6中水的热交换面积，以控制蓄热箱4中蓄热介质与水路铜盘管6中水的热交换速度，形成对水路铜盘管6中水的出水温度控制。
本发明在使用过程中，将水直接通入玻璃吸热管3中，利用玻璃吸热管3吸收太阳辐射，对水进行加热；加热后的水在流经蓄热箱4内的双层盘管式热交换器5时，能够与蓄热箱4中的蓄热介质进行热交换。因此太阳热辐射加热后的水：若水温高于或低于客户用水端的需求，则将高于或低于需求部分的热量交换至蓄热箱4中进行储存或从蓄热箱4中获取相应的热量；若水温等于客户用水端的需求，则直接外排。通过这种方式，本发明不存在储水箱的设计，基本不存在水的流动死区，极大的降低了结垢风险，防腐性能好。
如图2中所示，所述导热控制机构包括导热液储罐10和惰性气体储筒11，导热液储罐10内储存导热介质，其一般为导热油，具有极好的热传递效果。惰性气体储筒11内储存惰性气体，其为热的不良传导体，主要起到隔绝热量传导的作用。当然，在有更高要求的情况下，在导热液路盘管7中形成真空，起到的隔热作用更佳。所述导热液储罐10通过导热介质管12与导热液路铜盘管7的下端连通，所述导热介质管12上设置有泵机13，泵机13用于将导热介质抽送至导热液路盘管7或将导热介质从导热液路盘管7中抽出。为了确保抽吸顺利，需要保证导热液路铜盘管7内部的气压力，故所述导热液路铜盘管7的上端通过气体管14与惰性气体储筒11连通。
如图4中所示，所述惰性气体储筒11包括筒体15，所述筒体15的上端与气体管14连通，筒体15的下端设置平衡孔16，沟通外界环境，筒体15内设置有与筒体15相配合的活塞17，所述活塞17上方的筒体15内充注惰性气体，活塞17下方的筒体15内设置复位弹簧18。使用时，当导热液路铜盘管7内加入导热介质时，惰性气体被压回筒体15中，并压缩复位弹簧18；当导热液路铜盘管7中的导热介质被抽出时，惰性气体在复位弹簧18和活塞17的推动作用下，重新进入导热液路铜盘管7中。本发明在不使用时，能通过惰性气体截断导热液路铜盘管7与水路铜盘管6之间的热量传递，保温蓄热效果极好。另外，本发明还开创了一种全新的出水温度控制模式，在已知蓄热箱内温度、水温度、导热介质导热系数、水流动速度等参数的前提下，本发明通过改变热交换面积的大小实现了对温度的有效控制。例如：当温度差较大时，可多通入导热介质，温度差小时，可少通入导热介质。
当然，为了实现智能化控制，本发明所述蓄热箱4内设置有第一温度传感器，用于检测蓄热箱4内的温度。所述出水管9上设置第二温度传感器，第二温度传感器用于检测出水温度。导热介质管上设置流量指示器，流量指示器用于检测进入导热液铜盘管7中的导热介质的容量。所述第一温度传感器、第二温度传感器、泵机13和流量指示器分别与控制器电性连接。采用这种方式后，例如：客户用水端需求65℃热水，蓄热箱4内温度80℃，此时已至傍晚，玻璃吸热管3内的水温只能达到40℃(其温度检测为现有技术，在此不再赘述)，就需要从蓄热箱4中取热，经过计算，在当前水流速下，需要350ml的导热介质进入导热液铜盘管7中，才能在出水管9处形成65℃的热水。
当然，为了使得出水温度能够根据用水端需求，更快的实现自适应调整，所述蓄热箱4设置有两个，分别为高温蓄热箱和低温蓄热箱，例如：高温蓄热箱内的温度应当常态稳定在70-80℃之间，低温蓄热箱内常态稳定在50-60℃之间。为了确保高温蓄热箱和低温蓄热箱的热量，本发明最好是选择在太阳能最丰富的时段进行蓄热，因此，所述出水管9通过循环管24与玻璃吸热管3的进水端连通，与玻璃吸热管3、进水管8、水路铜盘管6、出水管9共同构成循环回路，所述循环管24上设置有循环泵。在太阳能最为丰富的时段，即使用水端无用水需求，也可以通过循环回路来保证蓄热箱4内的温度稳定。
所述高温蓄热箱和低温蓄热箱内均设置有一个双层盘管式热交换器5。两个所述双层盘管式热交换器5的水路铜盘管6对应的进水管8通过第一电磁三通阀30与玻璃吸热管3连通，两个所述双层盘管式热交换器5的水路铜盘管6对应的出水管9通过第二电磁三通阀19与客户用水端连通。所述第一电磁三通阀30和第二电磁三通阀19与控制器电性连接。通过电磁三通阀的切换，实现自动化，智能化水路控制。
关于支架1的安装方式，所述支架1设置在高温蓄热箱和低温蓄热箱的顶部，高温蓄热箱和低温蓄热箱的底部设置有π字形的底架20。当然也可以直接采用落地支架，蓄热箱4安装在落地支架内。
Claims (10)
1.一种除湿防腐功能的集热板，包括支架(1)和倾斜设置在支架(1)上的集热板主体(2)，所述集热板主体(2)内设置有用于通入水并吸收太阳光热辐射的玻璃吸热管(3)；其特征在于：还包括蓄热箱(4)；
所述蓄热箱(4)内充注满蓄热介质，蓄热箱(4)内还设置有用于供蓄热介质和水进行热交换的双层盘管式热交换器(5)；
所述双层盘管式热交换器(5)包括位于内层的水路铜盘管(6)、位于外层的导热液路铜盘管(7)和导热控制机构；
所述玻璃吸热管(3)的一端与水源连通，另一端通过进水管(8)与水路铜盘管(6)的上端连通；所述水路铜盘管(6)的下端通过出水管(9)与客户用水端连通；
所述导热控制机构用于控制导热液路铜盘管(7)中充注的导热介质的容量，用以改变蓄热箱(4)中蓄热介质与水路铜盘管(6)中水的热交换面积，以控制蓄热箱(4)中蓄热介质与水路铜盘管(6)中水的热交换速度，形成对水路铜盘管(6)中水的出水温度控制。
2.根据权利要求1所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述导热控制机构包括导热液储罐(10)和惰性气体储筒(11)，所述导热液储罐(10)通过导热介质管(12)与导热液路铜盘管(7)的下端连通，所述导热介质管(12)上设置有泵机(13)；所述导热液路铜盘管(7)的上端通过气体管(14)与惰性气体储筒(11)连通；
所述惰性气体储筒(11)包括筒体(15)，所述筒体(15)的上端与气体管(14)连通，筒体(15)的下端设置平衡孔(16)，筒体(15)内设置有与筒体(15)相配合的活塞(17)，所述活塞(17)上方的筒体(15)内充注惰性气体，活塞(17)下方的筒体(15)内设置复位弹簧(18)。
3.根据权利要求2所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述蓄热箱(4)内设置有第一温度传感器，所述出水管(9)上设置第二温度传感器，导热介质管(12)上设置流量指示器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、泵机(13)和流量指示器分别与控制器电性连接。
4.根据权利要求3所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述蓄热箱(4)设置有两个，分别为高温蓄热箱和低温蓄热箱；所述高温蓄热箱和低温蓄热箱内均设置有一个双层盘管式热交换器(5)；两个所述双层盘管式热交换器(5)的水路铜盘管(6)对应的进水管(8)通过第一电磁三通阀(30)与玻璃吸热管(3)连通，两个所述双层盘管式热交换器(5)的水路铜盘管(6)对应的出水管(9)通过第二电磁三通阀(19)与客户用水端连通；所述第一电磁三通阀(30)和第二电磁三通阀(19)与控制器电性连接。
5.根据权利要求4所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述支架(1)设置在高温蓄热箱和低温蓄热箱的顶部，高温蓄热箱和低温蓄热箱的底部设置有π字形的底架(20)。
6.根据权利要求5所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述集热板主体(2)包括边框，所述边框的正面设置透光面板(21)、背面设置背板(22)，所述面板(21)与背板(22)之间的真空区内设置玻璃吸热管(3)。
7.根据权利要求6所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述透光面板(21)的外表面涂覆有防潮雾涂层。
8.根据权利要求7所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述背板(22)的内表面设置有波浪形的反射板(23)。
9.根据权利要求8所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述导热介质为导热油。
10.根据权利要求9所述的除湿防腐功能的集热板，其特征在于：所述出水管(9)通过循环管(24)与玻璃吸热管(3)的进水端连通，与玻璃吸热管(3)、进水管(8)、水路铜盘管(6)、出水管(9)共同构成循环回路，所述循环管(24)上设置有循环泵。
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Citations (4)
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| US5762879A (en) * | 1994-11-02 | 1998-06-09 | Todoroki Sangyo Kabushiki Kaisha | Reaction heat control mechanism of heat exchange area regulation type in a chemical reaction apparatus |
| CN103968572A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | 秦三根 | 一种可兼容相变蓄热功能的紧凑型液管式真空管热水器 |
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Family Cites Families (2)
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2021
- 2021-04-29 CN CN202110475282.0A patent/CN113203210B/zh active Active
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