[实用新型]复合管道式太阳能集热器

说明书

技术领域

本实用新型是一种将传统的平板式太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体的集热装置，属于太阳能热利用范畴，太阳能集热技术领域。

背景技术

太阳能热利用发展到今天，无论是在集热器的集热效率方面，或是在性价比方面都取得了巨大的进步。太阳能热水器在中国具有非常广阔的市场，并且随着能源危机的不断加剧，太阳能的利用受到了国家越来越大的重视。目前市场上常用的太阳能集热器主要有真空管式、平板式等。其中，平板式集热器由于其结构因素易于与建筑相结合并且可以承压使用，发展前景广阔。但存在热损失较严重，随着集热水温的升高，集热效率下降很快的问题。另外，由于太阳辐射的不稳定，太阻能热水器无法保证随时随地的热水需要。当今市场上的太阳能热水器大多采用辅助电加热的方式弥补，这种对高位能源的不合理使用造成了巨大的浪费。

将热泵与太阳能热水器相结合，在太阳辐射不充足时，采用热泵制取热水，即能保持供热的稳定，又具有相对较高的制热效率，节能效果显著。目前研究较多的太阳能热水装置与热泵的结合主要有直接膨胀式和间接膨胀式两种，直接膨胀式太阳能热泵的集热器直接作为热泵系统蒸发器，制冷剂直接吸收太阳辐射蒸发；间接膨胀式太阳能热泵的集热器与蒸发器分开，制冷剂从集热器获得的热水中吸收热量蒸发。

直接膨胀式太阳能热泵结构紧凑，由于制冷剂吸热蒸发，集热板温度相对不高且分布均匀，集热效率能始终保持在较高水平，但是在太阳辐射很充足时，热泵也保持开启，造成了电能的浪费；间接膨胀式太阳能热泵，在太阳辐射很充足时可以直接产生热水使用，但用来给蒸发器提供热水时，输送管路上会有热量损失，而且集热效率会随着集热板温度的提高而明显降低。

将平板太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体，制冷剂直接从水中吸取热量以减少输送管路上的热损，同时在环境温度较低的情况下能维持集热效率不至于过低，是一种在集热器结构和应用方面的有益尝试。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种可以高效利用太阳辐射，将平板太阳能集热器与热泵热水系统的制冷剂管道结合为一体的复合管道式太阳能集热器，从而实现充分利用太阳能，高效制取热水的功能。

技术方案：本实用新型的一体化平板太阳能集热器，将热泵热水装置的制冷剂管路与平板太阳能集热器的热水管路结合成一体形成太阳能集热装置；其中，平板太阳能集热器的热水管路包括集水管道、分水管道、热水管道、集热翅片，集水管道、分水管道、分别位于上下两侧，热水管道位于集水管道、分水管道之间并将二者连通，在热水管道的侧面连接集热翅片；热泵热水装置的制冷剂管路包括制冷剂管道、阀门、螺旋翅片，其中，制冷剂管道的外侧设有螺旋翅片，并位于集水管道、分水管道、热水管道中，阀门位于制冷剂管道的进口或出口处。

热水管道的内壁是铜管，该铜管被上下两片薄铝翅片紧紧包裹在中间，集热翅片与铜管的接触处用导热胶粘连，集热翅片呈波纹状且翅片表面涂有高吸收低反射率的涂料。制冷剂管道采用紫铜管制作，管外加工有铝螺旋翅片，强化制冷剂与水之间的换热；制冷剂管道安装在热水管道轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，这种设计能够使制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。

制冷剂管道安装在热水管道轴心处，同程式布置平衡各个流道阻力，使得分配在每根管道里的制冷剂量基本相同，这种设计能够使制冷剂蒸发均匀，使得集热温度也能相对均匀。制冷剂管道通过制冷剂总管与集热器外框架结合来固定，阀门安装在制冷剂总管上，控制装置接收温度型号，控制阀门开度。顶部安装单层玻璃盖板，背部安装保温材料，最大程度的减少热量散失，维持集热效率。

夏季，太阳辐射充足时，控制器关闭制冷剂管道阀门，太阳能集热器直接利用太阳辐射获取热水；若太阳辐射不充分，控制器调节阀门开度，使得制冷剂流向热水管内的制冷剂管路，一体化集热器与热泵热水系统联合使用，启动热泵循环。制冷剂从水中吸取热量蒸发，在热泵热水器冷凝端制取满足温度的热水。

冬季太阳辐射普遍不充足，制冷剂管道阀门常开。热泵热水器以该集热器积蓄的热水作为热源，制冷剂吸收管道外热水管中已经被加热至一定温度的热水的热量蒸发，经压缩机压缩，在冷凝端冷凝放热，制取满足温度要求的热水。

有益效果：本实用新型的有益效果是：

1.将平板太阳能集热器与热泵热水系统制冷剂管道结合为一体，结构新颖紧凑，避免了间接膨胀式太阳能热泵热水输送过程中的热损失，特别适合与热泵热水系统联合使用；