專利名稱：建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能光熱技術領域，涉及一種用于建筑陽臺墻壁鑲掛的分離結構的太陽能集 熱設備。
背景技術：
直插式玻璃真空集熱管組成的太陽能設備以熱水器為代表，因其影響建筑美觀、容易結垢、 存水凍堵等固有弊病，應用存在很大局限；現(xiàn)在出現(xiàn)的分體型建筑一體化太陽熱水器，其集熱 器形態(tài)扁平方正、可以與建筑美觀結合，蓄熱器水箱可以與集熱器分離置于室內非常易于保溫 也延長壽命，克服了直插式真空管熱水器的主要缺陷；這種分體型太陽熱水器的代表結構是在 真空管內套裝翅片U型管，多組翅片U型管的進口和出口分別并聯(lián)在回液聯(lián)集管和出液聯(lián)集管 上，并用循環(huán)回液管和循環(huán)出液管與置于蓄熱器水箱中的液相換熱器連接，系統(tǒng)內充滿抗凍的 導熱液體并串聯(lián)循環(huán)泵，靠循環(huán)的導熱液體將真空管內的熱能傳遞到水箱中，真空管等部件固 定在框架上構成平板外形的集熱器；盡管這種熱水裝置有其明顯的應用優(yōu)點，但是當前的技術 仍然存在不少缺陷1、靠導熱液體的顯熱傳遞能量，溫差較大、熱效率偏低,2、液體循環(huán)阻 力較大、循環(huán)流量較多，消耗電能也較多，而且必須依賴電力才能很好地工作3、能量密度
低，部件尺寸大，成本偏髙。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種與建筑完美結合的、高效率傳熱的、不依賴電力可自動工作的、 高能量輸出的、成本適中的太陽能集熱應用設備。
為實現(xiàn)上述目的，本建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，由固定在框架上的多支玻璃真
空集熱管和套裝其內的翅片u型管組成的集熱器、循環(huán)回液管、蓄熱器以及汽液分離器、液位 調節(jié)器、循環(huán)蒸汽管、間壁式冷凝器等構成；間壁式冷凝器與蓄熱器導熱連接，汽液分離器由 主分離器和與其進口連通的水平蒸汽聯(lián)集管以及與聯(lián)集管連接的多組預分離器組成，預分離器 內有針管和阻尼翅，汽液分離器的汽相出口通過循環(huán)蒸汽管與冷凝器的進汽口連接，其液相出口與回液聯(lián)集管^ifi,其預分離器的下端口分別與各翅片U型管的出口連接；液位調節(jié)器是設 有充液口和液位計的容器，其進液口通過循環(huán)回液管與冷凝器的低位出液口連接，其出液口與
回液聯(lián)集管連接，液位調節(jié)器內的液面須調節(jié)到低于預分離器上端且高于回液聯(lián)集管；水平的 回液聯(lián)集管分別與各翅片U型管的進液口連接；系統(tǒng)內由充液口充入適當沸點的液態(tài)工作介質 并形成寞空，系統(tǒng)的汽相部位連接壓力安全閥和排汽閥，裸露部件保溫絕熱。
為了提高集熱板的綜合效果并防止灰塵，可以在玻璃真空排管的前面設一透光裝飾罩， 集熱器的后側可設反射板，集熱器的掛架可采用可調傾角鉸鏈；液位調節(jié)器可以采用機械式 浮球調節(jié)閥或電磁閥控制液面，也可采用定容定截面積控制方法；蓄熱器可以采用多種形式， 組成相應的太陽能系統(tǒng)；為了保證在冷凝器不高于集熱器的情況下或回液管道特長的情況下 系統(tǒng)能很好的工作，循環(huán)回液管上可以串聯(lián)微型增壓泵為了制造和安裝的方便，循環(huán)管道 的連接可以采用蟓紋或法蘭活動連接。
采用上述結構的集熱設備按如下原理工作，玻璃真空管的內管鍍膜吸收太陽光并逐漸升 溫，熱量通過翅片U型管被其內部的液態(tài)介質吸收并沸騰，汽泡夾帶液體沿U型管上升至頂 端的預分離器后汽泡破裂，蒸汽繼續(xù)向上游的主分離器流動，而液體沿管流回，蒸汽在主分 離器中被再次分離后，沿循環(huán)蒸汽管流向冷凝器，通過與蓄熱器中冷媒熱量交換，蒸汽放出 潛熱被冷凝成液體，靠重力或泵動力沿循環(huán)回液管流回到液位調節(jié)器，根據(jù)液位自動調整后 流入回液聯(lián)集管分配到各U型管的進口，靠熱虹吸作用完成循環(huán)，主分離器內再次分離出的 液態(tài)介質也通過其下部的液相出口回流到回液聯(lián)集管和U型管內。由于系統(tǒng)是靠介質的潛熱 傳遞熱量，恒溫性能好、溫差小、能量密度大、傳熱效率高；由于多數(shù)安裝情況是冷凝器高 于集熱器，因此回流液態(tài)介質可以利用液相與汽相懸殊的密度差自動回流而無須循環(huán)泵，即
使在相反工位情況需要循環(huán)泵增壓，因其流量極小，消耗電能也極其微小，僅是液體循環(huán)的 百分之幾；由于循環(huán)的液體流量小、汽體流速快、冷凝換熱系數(shù)大，使系統(tǒng)的管道、換熱器 等零件可以小型化，節(jié)省材料和成本；系統(tǒng)可以選擇不同的介質實現(xiàn)不同工作溫區(qū)，便于太
陽能開水、空調等不同系統(tǒng)的應用，而且介質可以更新、補充，比較方便系統(tǒng)采用分體組 合結構，可靈活適應不同的安裝條件。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明方案作進一步詳細的說明。
圖1是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第一種實施方式的剖視圖。
圖2是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第二種實施方式的剖視圖。
圖3是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置的第三種實施方式的剖視圖。
圖4是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置高層建筑集中熱水系統(tǒng)的剖視圖。
圖5是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助采暖散熱器的剖視圖。
圖6是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置帶輔助熱源的多用途儲熱中心的系統(tǒng)剖視圖。
圖7是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助風冷吸收式空調/冰箱系統(tǒng)的剖視圖。
圖8是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助噴射式空調熱水/冰箱熱水系統(tǒng)剖視圖。
圖9是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置電輔助擴散吸收式空調熱水/冰箱熱水系統(tǒng)的
剖視圖。
具體實旌方式
圖1是一種建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的熱水器，包括平板集熱器(1)、循 環(huán)回液管(4A)、循環(huán)蒸汽管(4B)、汽液分離器(3)、液位調節(jié)器(2)和蓄熱水箱(6)及其 內部的間壁式冷凝器(5)，水箱包括進水口 (6B)、出水口 (6F)、電加熱(6E)和排空口 (6A)， 冷凝器(5)的內外設增強翅片(5D)，方形框架(1K)上由底托(1A)固定多只玻璃真空集熱 管(1B)，其內套裝直徑6-8毫米的翅片U型管(1C),進液端可以采用3毫米的細管并不加翅 片，進口端并聯(lián)在水平回液聯(lián)集管(1E)上，出口端與汽液分離器(3)的預分離器(3B)連 接；汽液分離器(3)是圓形容器，其切向進口與水平的蒸汽聯(lián)集管(3C)連通，在蒸汽聯(lián)集 管(3C)上均布多組預分離器(3B)，預分離器(3B)是管形部件，其中心有直徑2毫米的針 形管，周圍有網(wǎng)制阻尼環(huán)，汽液分離器(3)的圓形容器上部中心有一汽相出口管，通過保溫 循環(huán)蒸汽管(4B)與冷凝器(5)的進汽口 (5B)連接，圓形容器的低部有液相出口與回液聯(lián) 集管(1E)連通；汽液分離器(3)組件、回液聯(lián)集管(1E)保溫后與真空管組件安裝在方形 框架(1K)內，方形框架(1K)的前面安裝透光裝飾罩(1J),背面安裝反光板(1H),構成平板集熱器(1)，并與可調傾角鉸鏈支架(1G)固定連接液位調節(jié)器(2)是圓形容器，上部 是設有充液口 (2E)和液位計(2D)的儲液器(2F)，下部是與回液聯(lián)集管(1E)連接的液位 器(2A),其間有隔板并通過浮球調節(jié)閥(2C)相互^ii，浮球傳感器(2B)置于液位器(2A) 內，浮球(2B)調整液面低于預分離器(3B)，且高于回液聯(lián)集管(IE);儲液器(2F)的上部 有進液口通過保溫循環(huán)回液管(4A)與冷凝器(5)的低部出液口 (5A)連接，也可以串聯(lián)循 環(huán)泵(4C);汽液分離器(3)的出汽口并聯(lián)壓力安全閥(3A),冷凝器(5)的高位連接排汽閥 (5C):系統(tǒng)內形成真空并由充液口 (2E)充入丙爾或乙醇液體。
圖2是另一種建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的承壓式熱水器，特征在于液位 調節(jié)器(2)是水平截面積精確設計的圓形容器，其儲液器(2F)和液位器(2A)集成一體， 其水平橫截面積滿足不小于系統(tǒng)循環(huán)工質體積值除以蒸汽聯(lián)集管(3C)與回液聯(lián)集管(1E)之 間距離值的商值；水箱承壓，包括進水口 (6C)、出水口 (6A)、電加熱(6B)和排污口 (6D)。
圖3是第三種建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置構成的熱水器，特征在于汽液分離器 (3)和液位調節(jié)器(2)集成一體，包括液位指示浮球(2B)和液位計(2D)及充液口 (2E)。
圖4是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱高層建筑集中熱水系統(tǒng)，特征在于蓄熱器(6) 是循環(huán)熱水系統(tǒng)的加熱管段，利用虹吸或強制循環(huán)冷回水管(6E)使加熱后的熱水流入主水箱， 主水箱有進水口 (6B)、出水口 (6F)、電加熱(6E)和排空口 (6A)，出水口 (6F)連接各用 戶的分戶水龍頭。
圖5是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助采暖散熱器，特征在于采暖散熱器(6) 包括蓄熱體(6C)、電熱器(6D)及與冷凝器(5)外側連接的散熱翅片(5D);也可以增加強 制對流風扇(6B)和與其配合的進風口 (6A)、出風口 (6E)。
圖6是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱多用途儲熱中心系統(tǒng)，特征在于蓄熱器(6)內 包含熱水換熱系統(tǒng)(6C)和采暖換熱系統(tǒng)(6D)以及輔助熱源(6A)，蓄熱器(6)內有蓄熱介 質。
圖7是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助吸收式制冷機，特征在于蓄熱器(6)是 吸收式制冷機組的發(fā)生器，與電輔助熱源(6A)、冷凝器等構成室外機(7)，并與蒸發(fā)制冷空調或冰箱(9)系統(tǒng)連接。圖8是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助噴射式制冷熱水機，特征在于蓄熱器(6) 是噴射式制冷機組的蒸汽發(fā)生器，與電輔助熱源(6A)、熱水冷凝器(8)、噴射器(7)、循環(huán) 泵(10)及蒸發(fā)制冷空調或冰箱(9)系統(tǒng)連接。圖9是建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱電輔助擴散吸收式制冷熱水機，特征在于蓄熱器 (6)是擴散吸收式制冷機組的發(fā)生器，與電輔助熱源(6A)、熱水冷凝器(7)、吸收器(10)、 擴散器(9)及蒸發(fā)制冷空調或冰箱(8)系統(tǒng)連接。作為本領域的技術人員很清楚，上述具體實施例并不限制本發(fā)明基本思想的其他變形和另 外相互組合的實施方式，例如冷凝器也可以采用套桶結構、排管結構或螺旋管結構；小型系統(tǒng) 可以省略液位調節(jié)器；三種集熱器可以另外與各蓄熱器組合；蓄熱器也可以與其他未明示的裝 置組合等等；這些方案均包涵在本發(fā)明思想范疇內。
權利要求
1. 建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，包括由多支玻璃真空集熱管(1B)和翅片U型管(1C)組成的集熱器(1)、循環(huán)回液管(4A)、循環(huán)出液管(4B)和與蓄熱器(6)導熱連接的液相換熱器(5)，其特征在于還包括汽液分離器(3)和液位調節(jié)器(2)，以及取代循環(huán)出液管的循環(huán)蒸汽管(4B)和取代液相換熱器的間壁式冷凝器(5)；所述汽液分離器(3)由主分離器(3)和與其進口連通的水平蒸汽聯(lián)集管(3C)以及與聯(lián)集管(3C)連接的多組預分離器(3B)組成，預分離器(3B)內有針管和阻尼環(huán)；汽液分離器(3)的汽相出口通過循環(huán)蒸汽管(4B)與冷凝器(5)的進汽口(5B)連接，其液相出口與回液聯(lián)集管(1E)連通，其預分離器(3B)的下端口分別與各翅片U型管(1C)的出口連接；所述液位調節(jié)器(2)是帶有充液口(2E)和液位計(2D)的容器，其進液口通過循環(huán)回液管(4A)與冷凝器(5)的低位出液口(5A)連接，其出液口與回液聯(lián)集管(1E)連接，液位調節(jié)器(2)內的液面須調節(jié)到低于預分離器(3B)，且高于回液聯(lián)集管(1E)；水平的回液聯(lián)集管(1E)分別與各翅片U型管(1C)的進液口連接；系統(tǒng)內由充液口(2E)充入適當沸點的液態(tài)工作介質并形成真空，系統(tǒng)的汽相部位連接壓力安全閥(3A)和排汽閥(5C)，裸露部件保溫絕熱。
2. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于:液位調節(jié)器(2) 包括儲液器(2F)與液位器(2A),其間通過調節(jié)閥(2C)連通，液位器(2A)內設液位 傳感器(2B)自動控制調節(jié)閥(2C)的開閉，自動調整液位在要求的工藝位置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置,其特征在于:液位調節(jié)器(2) 的水平截面積須滿足不小于系統(tǒng)循環(huán)工質體積值除以蒸汽聯(lián)集管(3C)與回液聯(lián)集管(1E) 之間距離值的商值。
4. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于:汽液分離器(3) 和液位調節(jié)器(2)集成一體。
5. 根據(jù)權利要求l所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于集熱器(1) 的后側設反射板(1H)，前表面設一透光裝飾罩(1J)，掛架(1G)角度可調。
6. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6D)的采暖散熱器。
7. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于蓄熱器(6) 是帶有輔助熱源(6A)和熱水換熱器(6C)及采暖換熱器(6D)的多用途儲熱中心。
8. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的吸收式制冷空調或冰箱機組的發(fā)生器，吸收式制冷空調或冰箱 機組包括室內蒸發(fā)制冷器(9)和室外機(7)。
9. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的噴射式空調熱水機組或冰箱熱水機組的蒸汽發(fā)生器，噴射式空 調熱水機組或冰箱熱水機組包括室內蒸發(fā)制冷器(9)、熱水冷凝器(8)、噴射器(7) 及工質泵(10)。
10. 根據(jù)權利要求1所述的建筑平板型分體太陽能蒸汽集熱裝置，其特征在于蓄熱器(6) 是帶電輔助加熱器(6A)的吸收式空調熱水機組或冰箱熱水機組的發(fā)生器，吸收式空調熱 水機組或冰箱熱水機組包括蒸發(fā)制冷器(8)、熱水冷凝器(7)、吸收器(10)以及氣體 擴散器(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建筑平板型太陽能蒸汽集熱器及其傳熱設備，解決了太陽能高溫集熱、高效傳熱、與建筑協(xié)調的難題，開拓了高溫太陽能應用新領域；在玻璃真空集熱管內設翅片U型管，其回液端并聯(lián)在與液位調節(jié)器、循環(huán)回液管及冷凝器順序連接的回液聯(lián)集管上，翅片U型管的出口分別連接在汽液分離器的預分離器的接口端，汽液分離器的汽相出口通過循環(huán)蒸汽管與冷凝器的進汽口連接，其液相出口與回液聯(lián)集管連通，液位調節(jié)器的調節(jié)液面低于預分離器且高于回液聯(lián)集管；系統(tǒng)內形成真空并由儲液器充入液態(tài)工作介質，冷凝器置于受熱器中，構成太陽能開水器、采暖器、空調熱水器等；集熱器方正扁平、鑲掛于建筑屋面、陽臺墻面、美觀協(xié)調，具有-30℃抗凍、130℃高溫、成本適中特點，是建筑一體化太陽能的理想技術。
文檔編號F24J2/00GK101256029SQ20071001364
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權日2007年3月2日
發(fā)明者馮典雅, 悅 喜, 喜春野, 健 袁, 鄭麗紅 申請人:喜春野