專利名稱：一種家庭用微通道平行流太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種家庭用微通道平行流太陽能熱水器，屬于太陽能熱利用技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能作為主要的可再生能源之一因其無限性、清潔性等而具有日益巨大的應(yīng)用 價值。其中太陽能熱利用技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制生活熱水，目前也已經(jīng)推廣到采暖乃至空 調(diào)領(lǐng)域，其集熱形式主要有平板式集熱器、真空管集熱器、悶曬式熱水器等，其中真空管集 熱器還可復(fù)合為熱管真空管、U型管等形式。其中真空管集熱器比平板式冬季效率更高，且 可更方便的采取各種防凍措施，但是真空管內(nèi)部水容積屬無效容積，即實際上這部分水無 法取出利用，且吸熱管之間存在的間隙使其實際太陽能有效利用面積減少約25 30%，管 內(nèi)易結(jié)垢、系統(tǒng)漏水點多且影響范圍大；而平板集熱器全部太陽能輻照面積可利用，且管內(nèi) 水容積小得多，因而夏季日平均效率更高，且更易于實現(xiàn)建筑一體化，但是其冬季由于對流 換熱作用加劇而大幅降低日平均效率，而且防凍較困難，因而傳統(tǒng)上被認(rèn)為冬季熱工性能 不如真空管集熱器。從實用需求和技術(shù)發(fā)展方面均要求進(jìn)一步提高冬季熱工性能，以實現(xiàn)冬季有效太 陽能制熱水(而非僅僅是依靠輔助電加熱)。而目前太陽能集熱器均由于冬季熱效率低而 需要設(shè)計更大面積的集熱器，這將直接導(dǎo)致太陽能集熱系統(tǒng)的成本增加，或者往往耗費大 量電能制熱水。另外，目前實際應(yīng)用的大多數(shù)家庭用太陽能熱水器采用開式水箱，即水箱內(nèi)部有 一溢水孔通過細(xì)管與空氣連通，空氣中的雜菌很容易進(jìn)入箱內(nèi)水體，而其水溫通常在45 50°C以下，很適合包括大腸桿菌等致病微生物在內(nèi)的微生物生長，因此太陽能熱水器的熱 水通常兩三天使水質(zhì)嚴(yán)重變差，長期使用這樣的水質(zhì)會對人體健康造成潛在嚴(yán)重威脅。為此，有必要尋求創(chuàng)新性的技術(shù)手段有效提高冬季太陽能集熱效率。目前微通道 平行流換熱技術(shù)已經(jīng)獲得重大發(fā)展并逐步走向?qū)嵱没?，利用該技術(shù)及其微通道扁管結(jié)構(gòu)的 具體熱工和工藝特點，制作全新的太陽能集熱元件，將有可能實現(xiàn)冬季高效太陽能熱利用 和低成本、低運行費，將是一種全新的太陽能集熱形式。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的和任務(wù)是，針對目前真空管或平板式太陽能集熱器的缺點，采 用全新的微通道平行流太陽能集熱元件結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管板式等平板式集熱元件，開發(fā)一 種新型家庭用微通道平行流太陽能熱水器，可大幅提高太陽能熱效率，特別是結(jié)合真空蓋 板結(jié)構(gòu)可有效提高冬季日平均效率，以滿足冬季太陽能高效制熱水的需要，并有利于控制 產(chǎn)品成本、改善熱水水質(zhì)。為此，本實用新型由微通道平行流太陽能集熱裝置、蓄熱水箱和/或間接連接換 熱器組成，其特征在于微通道平行流太陽能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側(cè)板(7)，其上部為透光蓋板(5)，保溫底座(2)的保溫層之上設(shè)置有微通道平行流太陽能集熱元件 (3)，該微通道平行流太陽能集熱元件(3)的表面復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微 通道平行流太陽能集熱裝置(1)的上部設(shè)置有蓄熱水箱(201、301或401)。蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)形式采用帶有外置式換熱器(202)的外置式水箱(201)、帶有內(nèi) 置式換熱器(302)的內(nèi)置式水箱(301)或不帶換熱器的空殼式水箱(401)。當(dāng)采用外置式 水箱(201)時，管路中設(shè)置太陽能循環(huán)泵(203)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的工質(zhì) 進(jìn)口、出口分別與外置式換熱器(202)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。當(dāng)采用內(nèi)置式水箱(301)時， 管路中設(shè)置或者不設(shè)置太陽能循環(huán)泵(303)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的工質(zhì)進(jìn) 口、出口分別與內(nèi)置式換熱器(302)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。當(dāng)采用空殼式水箱(401)時， 微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的冷水進(jìn)口、熱水出口分別與空殼式水箱(401)的冷水 口、熱水口相連，空殼式水箱(401)的冷水口⑶與自來水相連，熱水口㈧與用戶用水末 端相連，并且空殼式水箱(401)的熱水口(A)處設(shè)置有閥門，當(dāng)使用熱水時可暫時將集熱裝 置的出水口暫時關(guān)閉。微通道平行流太陽能集熱元件(3)包含一個或若干個擠壓成型的鋁制微通道扁 管結(jié)構(gòu)，所有微通道扁管的兩端分別與鋁制分集流器(4)焊接連接，扁管內(nèi)部分為若干微 細(xì)孔道，外壁上部和/或側(cè)部復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜。透光蓋板(5)包含一層選擇性高透過率玻璃，或者包含雙層選擇性高透過率玻 璃，雙層中間為空氣間層、惰性氣體間層或真空間層。蓄熱水箱采用外置式換熱器(201)時換熱管材采用為鋁制扁管、銅管或高效導(dǎo)熱 塑料管繞制，外置式換熱器(201)與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管采用 鋁管、銅管或塑料管，采用內(nèi)置式換熱器(301)時換熱管材采用為銅管、不銹鋼管、復(fù)合防 腐層的碳鋼管或高效導(dǎo)熱塑料管，內(nèi)置式換熱器(301)與微通道平行流太陽能集熱元件 (3)之間的連接管采用銅管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管，采用空殼式水箱(401)時其與 微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管采用銅管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管。集熱器管內(nèi)工質(zhì)即可采用水形成直接或間接連接加熱水，也可采用乙二醇防凍液 等防凍工質(zhì)，或采用水、酒精、甲醇或無氯氟利昂等熱管介質(zhì)形成熱管系統(tǒng)，并與熱水系統(tǒng) 采用間接連接。實際安裝時，可將扁管豎向、橫向或呈一定水平坡度設(shè)置，通常橫向設(shè)置時需有水 泵提供循環(huán)動力，而采用空殼式水箱時更適合于扁管豎向設(shè)置。本實用新型利用微通道平行流技術(shù)提高換熱效率，可實現(xiàn)對透過蓋板的太陽能實 現(xiàn)最大程度的高效吸收，大幅降低吸熱膜表面溫度及其與管內(nèi)工質(zhì)的溫差，降低熱工過程 不可逆損失，大幅提高太陽能熱效率。提高太陽能熱效率，如結(jié)合真空蓋板結(jié)構(gòu)可有效提高 冬季日平均效率，進(jìn)而通過換熱器加熱蓄熱水箱內(nèi)熱水，也可在集熱裝置與水箱內(nèi)水體形 成直接循環(huán)以降低成本，從而形成多種結(jié)構(gòu)的熱水器整機產(chǎn)品。夏季日平均效率最高可超 過原有真空管或平板集熱器的15 25%以上，冬季帶雙層真空玻璃蓋板的機型的日平均 效率可比原有平板集熱器高20%以上，比真空管集熱器高5 15%以上。該實用新型有效產(chǎn)水率高，可承壓、抗凍結(jié)、衛(wèi)生條件好、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、耐候 性好，安裝維護(hù)方便，在太陽能熱水器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)品創(chuàng)新性發(fā)展。本實用新型特別是為太 陽能采暖的應(yīng)用提供了更為強大而經(jīng)濟(jì)實用的技術(shù)基礎(chǔ)。
圖1是本實用新型采用外置式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是C-C剖面結(jié)構(gòu)示意 圖，圖3是采用內(nèi)置式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是采用空殼式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖。圖1、2、3、4中各部件編號與名稱如下微通道平行流太陽能集熱裝置1、保溫底座 2、微通道平行流太陽能集熱元件3、分集流器4、透光蓋板5、集熱空腔6、側(cè)板7、外置式水箱 201、外置式換熱器202、太陽能循環(huán)泵203、內(nèi)置式水箱301、內(nèi)置式換熱器302、太陽能循環(huán) 泵303、空殼式水箱401、熱水出口 A、冷水進(jìn)口 B。
具體實施方式
圖1是本實用新型采用外置式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是C-C剖面結(jié)構(gòu)示意 圖，圖3是采用內(nèi)置式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是采用空殼式水箱的立面結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型的家庭用微通道平行流太陽能熱水器可采用多種具體實施方式
。舉例 如下。1、方式之一高端微通道太陽能熱水器，采用外置式水箱，冬季防凍結(jié)，如圖1所 不。整個裝置由微通道平行流太陽能集熱裝置、蓄熱水箱和/或間接連接換熱器組 成，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側(cè)板(7)，其上部為透光蓋板 (5)，保溫底座(2)的保溫層之上設(shè)置有微通道平行流太陽能集熱元件(3)，該微通道平行 流太陽能集熱元件(3)的表面復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微通道平行流太陽能 集熱裝置(1)的上部設(shè)置有蓄熱水箱(201)。蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)形式采用帶有外置式換熱器(202)的外置式水箱(201)，管路中 設(shè)置太陽能循環(huán)泵(203)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的工質(zhì)進(jìn)口、出口分別與外置 式換熱器(202)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。微通道平行流太陽能集熱元件(3)包含多個擠壓成型的鋁制微通道扁管結(jié)構(gòu)，所 有微通道扁管的兩端分別與鋁制分集流器(4)焊接連接，扁管內(nèi)部分為若干微細(xì)孔道，外 壁上部和側(cè)部復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜。外置式換熱器(201)的換熱管材采用為鋁制扁管繞制，其與微通道平行流太陽能 集熱元件(3)之間的連接管采用鋁管。透光蓋板(5)包含雙層選擇性高透過率玻璃，雙層中間為真空間層。集熱器管內(nèi) 工質(zhì)采用乙二醇防凍液。2、方式之二 高端微通道太陽能熱水器，采用內(nèi)置式水箱，冬季防凍結(jié)，如圖3所 不。該裝置集熱部分與上述方式一相同，但蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)形式采用帶有內(nèi)置式換熱 器(202)的內(nèi)置式水箱(301)，管路中不設(shè)置太陽能循環(huán)泵(303)，微通道平行流太陽能集 熱裝置(1)的工質(zhì)進(jìn)口、出口分別與內(nèi)置式換熱器(302)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。內(nèi)置式換 熱器(301)的換熱管材采用高效導(dǎo)熱塑料管，其與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間 的連接管采用塑料管。3、方式之三低端微通道太陽能熱水器，采用內(nèi)置式水箱，無冬季防凍結(jié)功能，如圖4所示。蓄熱水箱的結(jié)構(gòu)形式采用空殼式水箱(401)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1) 的冷水進(jìn)口、熱水出口分別與空殼式水箱(401)的冷水口、熱水口相連，空殼式水箱(401) 的冷水口(B)與自來水相連，熱水口(A)與用戶用水末端相連，并且空殼式水箱(401)的熱 水口(A)處設(shè)置有閥門，當(dāng)使用熱水時可暫時將集熱裝置的出水口暫時關(guān)閉。此時，透光 蓋板(5)包含單層選擇性高透過率玻璃，集熱器管內(nèi)工質(zhì)是待加熱的蓄熱水箱內(nèi)的生活熱 水，冬季氣溫低于0°C時需有防凍措施，或只使用電加熱?？諝な剿?401)與微通道平行 流太陽能集熱元件(3)之間的連接管采用塑料管。該方式實際上與目前常用的平板式太陽 能熱水器結(jié)構(gòu)相同，只是采用新型微通道平行流太陽能集熱元件代替了常規(guī)的管板式集熱 元件等結(jié)構(gòu)，提高了其日平均效率。需要說明的是，這里所描述的3種具體實施方式
僅僅是本實用新型可采取的眾多 實施方式中的一部分，本實用新型由于具有很強的技術(shù)基礎(chǔ)性，可根據(jù)太陽能集熱系統(tǒng)的 具體需要而方便地進(jìn)行有關(guān)結(jié)構(gòu)工藝等的改型及功能利用，這都將落入本實用新型的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求一種家庭用微通道平行流太陽能熱水器，由微通道平行流太陽能集熱裝置、蓄熱水箱和/或間接連接換熱器組成，其特征在于微通道平行流太陽能集熱裝置(1)包括保溫底座(2)和側(cè)板(7)，其上部為透光蓋板(5)，保溫底座(2)的保溫層之上設(shè)置有微通道平行流太陽能集熱元件(3)，該微通道平行流太陽能集熱元件(3)的表面復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜(9)，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的上部設(shè)置有蓄熱水箱(201、301或401)。
2.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的蓄熱水 箱的結(jié)構(gòu)形式采用帶有外置式換熱器(202)的外置式水箱(201)、帶有內(nèi)置式換熱器(302) 的內(nèi)置式水箱(301)或不帶換熱器的空殼式水箱(401)。
3.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的蓄熱水 箱采用外置式水箱(201)時，管路中設(shè)置太陽能循環(huán)泵(203)，微通道平行流太陽能集熱裝 置(1)的工質(zhì)進(jìn)口、出口分別與外置式換熱器(202)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。
4.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的蓄熱水 箱采用內(nèi)置式水箱(301)時，管路中設(shè)置或者不設(shè)置太陽能循環(huán)泵(303)，微通道平行流太 陽能集熱裝置(1)的工質(zhì)進(jìn)口、出口分別與內(nèi)置式換熱器(302)的工質(zhì)出口、進(jìn)口相連。
5.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的蓄熱水 箱采用空殼式水箱(401)時，微通道平行流太陽能集熱裝置(1)的冷水進(jìn)口、熱水出口分別 與空殼式水箱(401)的冷水口、熱水口相連，空殼式水箱(401)的冷水口⑶與自來水相 連，熱水口(A)與用戶用水末端相連。
6.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的微通道 平行流太陽能集熱元件(3)包含一個或若干個擠壓成型的鋁制微通道扁管結(jié)構(gòu)，所有微通 道扁管的兩端分別與鋁制分集流器(4)焊接連接，扁管內(nèi)部分為若干微細(xì)孔道，外壁上部 和/或側(cè)部復(fù)合有一層選擇性太陽能吸收膜。
7.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的透光蓋 板(5)包含一層選擇性高透過率玻璃，或者包含雙層選擇性高透過率玻璃，雙層中間為空 氣間層、惰性氣體間層或真空間層。
8.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的蓄熱水 箱采用外置式換熱器(201)時換熱管材采用為鋁制扁管、銅管或高效導(dǎo)熱塑料管繞制，外 置式換熱器(201)與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管采用鋁管、銅管或塑 料管，采用內(nèi)置式換熱器(301)時換熱管材采用為銅管、不銹鋼管、復(fù)合防腐層的碳鋼管或 高效導(dǎo)熱塑料管，內(nèi)置式換熱器(301)與微通道平行流太陽能集熱元件(3)之間的連接管 采用銅管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管，采用空殼式水箱(401)時其與微通道平行流太陽 能集熱元件(3)之間的連接管采用銅管、不銹鋼管、鍍鋅鋼管或塑料管。
9.如權(quán)利要求1所述的家庭用微通道平行流太陽能熱水器，其特征在于所述的微通 道平行流太陽能集熱元件(3)的管道內(nèi)工質(zhì)采用水、乙二醇防凍液、酒精、甲醇或無氯氟利B PP O專利摘要一種家庭用微通道平行流太陽能熱水器，由微通道平行流太陽能集熱裝置、蓄熱水箱和/或間接連接換熱器組成，屬于平板式太陽能熱水器領(lǐng)域，采用全新的微通道平行流太陽能集熱元件結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管板式等平板式集熱元件，利用微通道平行流技術(shù)提高換熱效率，可最大程度的高效吸收透過蓋板的太陽能，提高太陽能熱效率，如結(jié)合真空蓋板結(jié)構(gòu)可有效提高冬季日平均效率。進(jìn)而通過換熱器加熱蓄熱水箱內(nèi)熱水，也可在集熱裝置與水箱內(nèi)水體形成直接循環(huán)以降低成本，從而形成多種結(jié)構(gòu)的熱水器整機產(chǎn)品，具有有效產(chǎn)水率高，可承壓、抗凍結(jié)、衛(wèi)生條件好、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、耐候性好，安裝維護(hù)方便，在太陽能熱水器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)品創(chuàng)新性發(fā)展。
文檔編號F24J2/46GK201715753SQ20102022657
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者張茂勇 申請人:張茂勇