[发明专利]一种高效气水复合型太阳能集热装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于节能领域，具体涉及一种高效气水复合型太阳能集热装置及其应用。

背景技术

目前在太阳能热利用中，太阳能热水器已经形成产业，我国每年太阳能热水器的产量已达上千万平方米，同时又有大量的太阳能空气集热器用于干燥或采暖。但是现有技术中，无论是太阳能热水器或太阳能空气集热器大多是单独使用，即太阳能热水器只能供给热水，太阳能空气集热器只能供给热空气。

在冬季，太阳能空气集热器供暖系统可以很好地满足建筑采暖需求，但在建筑无需供暖的时期特别是夏季，此系统不但没有必要，而且会导致建筑过热，造成系统全年使用率低，影响了系统的经济性。对于此类问题，通常采用的做法是在集热器中向室外开设风口，排掉热量，但是由于玻璃盖板的温室作用，也只能在一定程度上缓解问题，仍不能解决建筑过热问题。

太阳能热水系统结构简单、技术成熟且成本较低，从出现开始就成为太阳能热利用技术中在世界范围内发展最快和应用最为普遍的技术。但是它也有很大的局限性：太阳能热水系统在冬季寒冷地区应用时，水温过低甚至系统结冻而造成系统无法有效使用；传统安装方式将系统安装于建筑屋顶，安装不美观影响建筑美观甚至城市整体形象，而且高层建筑屋顶面积无法满足需求等。

目前太阳能空气-水双效集热器有两种形式，一种是真空管型，在原有全玻璃真空管太阳能热水器的基础上增加了空气循环管路，但是它无法实现同时加热空气和水，要想加热空气就必须将水排干，要想加热水则要把循环介质由空气转换为水，操作比较复杂。另一种是平板型，它的原理和Trombe墙相似，将集热器挂在南墙上，并在背部上下位置开两个口与室内相通，采用被动式运行方式。它的缺点是设备只能给南向房间采暖，但在冬季阳光可透过南向窗户直接进入房间，因此南向房间温度比其他房间要高，并不是最需要采暖的房间，另外被动式运行方式不可靠，空气流量小，集热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效气水复合型太阳能集热装置，以克服单一功能太阳能热水器或空气集热器，以及现有的两种双效集热器的上述缺点。

本发明提出的高效气水复合型太阳能集热装置，包括外框1、隔热层2、集热板3、玻璃挡板7、玻璃盖板8、进水集管10和出水集管4，外框1前部盖有玻璃盖板8，外框1四周及背部填充有隔热层2，外框1背部设有集热板3，集热板3覆盖于隔热层2上，集热板3背部固定有子管6，子管6的两端分别与进水集管10和出水集管4连接；进水集管10位于外框1下端，出水集管4位于外框1上端；4块玻璃挡板7自上而下交错排列将位于集热板3和玻璃盖板8之间的空气腔分割成五个腔体；外框1的左下角处开有进风口9，右上角处开有出风口5，右下角处开有进水集管10的进水口，左上角处开有出水集管4的出水口；空气从进风口9进入装置，在空气腔内沿蛇形路线被加热后从出风口5流出装置；冷水从进水集管10进入，沿集热板3背部子管6中被加热后，由于密度差的作用进入出水集管4，再流出装置，空气和水的流道分开，互不干扰。

本发明中，所述集热板3由数根（如5－8根）管板式集热条拼接而成，集热条表面涂有选择性涂层，集热条背部的子管6上下两端分别与进水集管10、出水集管4胀接。

本发明中，所述外框1和隔热层2之间用整张双层塑料布包裹，设备缝隙处都涂有玻璃胶，具有很好的密封效果。

本发明所述高效气水复合型太阳能集热装置在高效气水复合型太阳能集热系统中的应用，该系统由高效气水复合型太阳能集热装置11、热水环路和热气环路组成，其中：热水环路由排气阀13、浮球阀15、蓄热水箱16、循环水泵20和阀门组成，热气环路由空气进风管22、空气出风管23、轴流风机12和采暖空间组成。高效气水复合型太阳能集热装置11的进水集管10依次通过水泵前单向阀21、循环水泵20、循环给水管道上的阀门19和管道连接蓄热水箱16，蓄热水箱16底部设有泄污阀18，蓄热水箱16内设有浮球阀15，蓄热水箱16上部一侧设有热水给水管道上的阀门17，另一侧设有循环回水管道上阀门14，循环回水管道上阀门14通过管道和集热板11的出水集管4连接；高效气水复合型太阳能集热装置11的进风口9连接空气进风管22，右上部出风口5连接出风管23，出风管23上装有轴流风机12将室外新风或室内回风由设置在左下方的进风口9引入装置，新风或回风沿蛇形路径进入空气腔被加热后，从空气出风管23流出，进入采暖空间。

本发明所述的高效气水复合型太阳能集热系统具有三种运行模式，分别为：单独加热空气模式、单独加热水模式和同时加热空气和水模式；

（1）单独加热空气模式