專利名稱：模塊化的太陽能面板熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于加熱水的太陽能集熱面板。更具體來說，本發(fā)明是收集太陽能以及在太陽能面板組件中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的熱并將一部分所收集的熱能傳遞到流過管集管的水的系統(tǒng)。該太陽能面板組件被構(gòu)造成可伸縮，被布置成簡單且容易地允許組件的多個組塊(模塊)以陣列連接或聯(lián)接，用于提高系統(tǒng)的總體加熱容量。
背景技術(shù)：
眾所周知的是捕獲和使用太陽輻射能來加熱水。隨著商業(yè)能源產(chǎn)生的成本持續(xù)上升，以及考慮到由于過度使用石油能源帶來的全球氣候變化和空氣污染的潛在威脅，對太陽能熱水系統(tǒng)的需求正在提高。但是，目前可提供的太陽能熱水系統(tǒng)的一個關(guān)鍵限制是商業(yè)上可提供的解決方案成本很高且安裝上要求專業(yè)人員(進(jìn)一步提高了該系統(tǒng)的初始安裝和將來花費(fèi)的成本)。 因此，已經(jīng)提出各種解決方案來解決安裝太陽能面板系統(tǒng)的高成本和復(fù)雜性。例如，美國專利6，948，687(Shatzky，2005年9月27日)公開了用于安裝在建筑屋頂上的太陽能面板系統(tǒng)，該系統(tǒng)據(jù)稱是廉價的且易于初始安裝。Shatzky的發(fā)明能夠適于太陽能面板可以附接到其的許多種類型的屋頂表面。但是，雖然Shatzky公開了廉價的且適應(yīng)性強(qiáng)的安裝機(jī)構(gòu)，但該安裝機(jī)構(gòu)不能使安裝者容易地以模塊化方式將相同太陽能面板組件的多個組塊連接成單個陣列。Shatzky也沒有認(rèn)識到(且因此沒有公開)該設(shè)備適應(yīng)和容許結(jié)構(gòu)元件和連接件的膨脹的需求。對于模塊化系統(tǒng)，需要一種膨脹夾子或可比較裝置，所述膨脹夾子或可比較裝置裝配到安裝機(jī)構(gòu)中并且在不破壞組件中連接的整體性的情況下允許太陽能面板組件的膨脹和收縮。另外，Urban等人的美國專利申請20080310913教導(dǎo)了 “用于將具有下切縱向溝槽的型材軌道附接到另一個部件的固定裝置，以及該固定裝置的布置”。Urban等人的申請詳述了“能夠在型材導(dǎo)軌與部件之間全部地產(chǎn)生靜音附接，且同時安裝尤其快速且簡單、以及制造廉價”的固定裝置。本發(fā)明的首要目標(biāo)是減小用于將太陽能面板附接到結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)的成本和安裝復(fù)雜性。但是，再次，Urban未公開其中安裝者能夠容易地將用于太陽能面板組件的相同模塊的多個組塊連接成連接的太陽能面板陣列的太陽能面板組件。Shatzky、Urban等人沒有認(rèn)識到(且因此沒有公開)對膨脹夾子或可比較構(gòu)件的需求，所述膨脹夾子或可比較構(gòu)件裝配到安裝機(jī)構(gòu)中并且在不破壞組件中連接的整體性的情況下允許在溫度波動期間太陽能面板組件的膨脹和收縮。沒有已知的現(xiàn)有技術(shù)，不管是單獨地還是組合地描述或暗示了這里所述的本發(fā)明。在考慮現(xiàn)有技術(shù)之后，仍然需要的是廉價的太陽能面板組件，該太陽能面板組件具有聯(lián)接和連接系統(tǒng)，其便于添加相同普通太陽能面板組件的多個組塊以形成單個可運(yùn)行陣列。這種連接增加了用于收集熱能的總體表面面積，且因此增加了用于加熱水的總體系統(tǒng)容量。此外，所需要的是允許最終用戶僅購買所需要的太陽能捕獲容量(就太陽能面板而言)的太陽能面板組件，從而允許最終用戶僅如所需要的、以小的、可負(fù)擔(dān)的增加來擴(kuò)展太陽能面板陣列(和其容量)。還所需要的是用于將太陽能面板組件安裝到結(jié)構(gòu)的裝置，其中，附接機(jī)構(gòu)易于安裝并以保持組件機(jī)械穩(wěn)定并在大范圍的環(huán)境溫度變化和風(fēng)力狀況中固定的方式機(jī)械地固定太陽能面板組件。為了維?；蛳到y(tǒng)膨脹目的，這種太陽能面板組件安裝裝置還應(yīng)易于拆除和拆卸。在本申請中描述的太陽能面板組件中也可找到這些特征和其它特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種廉價的模塊化太陽能面板，其被布置成便于相同太陽能面板組件的多個組塊連接成單個連接陣列的以增加用于收集熱能的總表面面積，由此提高用于加熱水的總系統(tǒng)容量。連接和聯(lián)接特征允許最終用戶僅如所需要的、以小的、可負(fù)擔(dān)的增加來擴(kuò)展太陽能面板陣列(及其容量)。最終用戶需要根據(jù)所需要或所期望僅購買和增加一個或幾個新面板到陣列。這降低了每個系統(tǒng)擴(kuò)展的成本和復(fù)雜性。本發(fā)明的太陽能面板組件利用來自太陽的輻射能，以及從組件安裝到其的結(jié)構(gòu)輻射(和對流傳遞)的熱能來提高水的溫度。該創(chuàng)新的太陽能面板可以用于減小加熱游泳池、 溫泉療養(yǎng)池、或室內(nèi)水供應(yīng)所需的商業(yè)能源的量。當(dāng)太陽能面板被安裝在能夠最大地暴露于太陽的位置時，面板的頂表面被太陽輻射能加熱，且所加熱的面板的熱能的一部分被傳遞給流過集成在面板中的管的集管的水。當(dāng)被安裝在房屋的屋頂或類似結(jié)構(gòu)上時，本發(fā)明的加熱水太陽能面板的效率增加，其中，從結(jié)構(gòu)輻射和對流上升的熱能被傳遞給面板的底表面。該熱源添加到由太陽日射獲得的任何熱能，由此增加可用于傳遞到流過集成在太陽能面板組件中的管的集管的水的熱能總量。


當(dāng)考慮本發(fā)明的下列詳細(xì)描述時，將更好地理解本發(fā)明，且除了上面所闡述的那些外，本發(fā)明的目的和優(yōu)點將變得明顯。該描述參考附圖，附圖中圖I是示出包括總體發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能元件的分解俯視透視圖；圖2是示出多個本發(fā)明的太陽能面板模塊如何機(jī)械地聯(lián)接的詳細(xì)的俯視斷面透視圖；圖3A是示出用于機(jī)械聯(lián)接的本發(fā)明的夾具基部和夾具頂部的分解俯視正視透視圖；圖3B是示出夾具基部的分解俯視后視透視圖；圖4是示出與圖3的夾具結(jié)合使用的分開模制的膨脹夾的俯視透視圖；圖5是示出太陽能面板組件如何固定到安裝機(jī)構(gòu)的俯視透視圖；圖6A是示出本發(fā)明的夾具的替代實施例，其中，膨脹夾被一體地模制到夾具頂部
圖6B是示出在夾持大直徑管中采用的圖6A的夾具的透視圖；以及圖7是示出通過管夾橋接件夾持的管連接的透視圖。
具體實施例方式現(xiàn)參照圖1，在分解透視圖中示出包括本發(fā)明的集管(tube manifold)組件的兩個組塊(或模塊)IOOaUOOb的部件。能夠看出第一和第二集管組件IOOaUOOb中的每個集管組件均包括小直徑管的陣列，小直徑管的陣列被稱作細(xì)管陣列。在該視圖中示出兩個這種陣列114、115，每個陣列示出被布置在大體單個平面中并在每端處連接到布置在每個粗集管的內(nèi)側(cè)上的流體端口的細(xì)管。這使得細(xì)管陣列114、115的細(xì)管102與兩個相對的入口粗集管IOla和出口粗集管IOlb中的每個集管流體連通。流體端口沿出口粗集管和入口粗集管的每個內(nèi)側(cè)以大致線性的排布置。在第一實施例中，大直徑管分別包括分別用于第一集管組件和第二集管組件的入口粗集管IOla和IOla'以及出口粗集管IOlb和IOlb'。 位于與小直徑管在大體相同的平面中的入口粗集管和出口粗集管具有與小直徑管的縱向軸線垂直的縱向軸線。每個細(xì)管陣列114、115在每端處通向粗集管IOlaUOlai UOlb, IOlb'，從而允許強(qiáng)制進(jìn)入入口粗集管IOla和IOla'的水流過細(xì)管陣列114、115的多個組塊以進(jìn)入第一出口粗集管101b，然后進(jìn)入第二出口粗集管IOlb'和后續(xù)(如果適用)的出口粗集管。在所連接的入口粗集管的一端被阻塞(例如帽蓋或堵塞)的情況下，當(dāng)加壓水流入一個粗集管101時，加壓水穿過細(xì)管陣列114、115的多個組塊進(jìn)入出口粗集管101b、 IOlbi和然后離開出口粗集管的開口端，以此方式，水被強(qiáng)制通過粗集管組件和細(xì)管陣列兩者。隨著輻射熱能被細(xì)管陣列的多個組塊捕獲，這些所吸收的熱的至少一些部分被感應(yīng)地傳遞到流過細(xì)管陣列的多個組塊中的那些組塊的水。優(yōu)選地，通過大致剛性擠壓塑料管系統(tǒng)來制造集管組件，對于(諸如從太陽)吸收輻射熱來說大致剛性擠壓塑料管系統(tǒng)是有效的材料。集管組件能夠被制成各種長度(測量為細(xì)管陣列114、115的兩個平行組塊的長度)。例如，在住宅建筑應(yīng)用中，3. 9米、3. 4米、2. 9米以及I. 4米是尤其有用的。此外，雖然設(shè)想所連接的入口粗集管和出口粗集管的大致線性關(guān)系，但是用成角度或彎曲配件，系統(tǒng)將易于適應(yīng)方向變化，其中，提供粗管系統(tǒng)的施工切口(field cut)或預(yù)定中間長度以將隨后放置的模塊的入口集管和出口集管的端部對準(zhǔn)。還能夠在圖I中看到有多個細(xì)管夾102的組塊，每個細(xì)管夾的組塊平行于粗集管 IOla至IOlb'等定向，并橫跨所有的細(xì)管陣列114、115的組塊地延伸。細(xì)管夾102彼此間隔開并優(yōu)選地在粗管IOla至IOlb'中的每個之間大致均勻地分布，并且細(xì)管夾102用于沿平行定向保持細(xì)管陣列。細(xì)管夾是具有以卡扣配合連接來接合和捕獲每個細(xì)管的側(cè)邊的梳狀齒或指的線性桿或棒。當(dāng)集管組件的兩個模塊連接在一起時，細(xì)管夾橋接件103用于以卡扣配合聯(lián)接或摩擦配合聯(lián)接來機(jī)械地連接所對準(zhǔn)的細(xì)管夾102的端部，由此為所組合的組件提供額外的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。如圖I和圖7所示，細(xì)管夾橋接件包括具有U形通道的基部，U形通道縱向地延伸，且細(xì)管夾以卡扣配合或摩擦配合連接而插入到U形通道中。安裝夾具基部104用于將集管組件安裝到建筑物屋頂或其他表面。安裝夾具基部 104包括基本平坦底部，并能夠通過使用螺釘以直接附接安裝夾具基部或通過將其螺接到任何合適的適配機(jī)構(gòu)來固定到屋頂。在安裝夾具基部104附接到屋頂或其他表面后，粗集管IOla至IOlb'和更多粗集管，如果有的話，被定位成安置在安裝夾具基部104的弧形托架中，由此大體平行于其上安裝整個組件的表面來定向整個組件的平面。一旦入口粗集管組件和出口粗集管組件被定位成安置在所安裝的安裝夾具基部 104的托架中，安裝夾具頂部105被放置在每個安裝夾具基部104上方，然后被卡扣到安裝夾具基部104上以圍繞粗集管的一部分來固定其自身。類似于安裝夾具基部，安裝夾具頂部包括弧形內(nèi)部，該弧形內(nèi)部包圍粗集管的一部分。因此，安裝夾具基部104、以及相應(yīng)的安裝夾具頂部105被成形為形成一對相對的弧形顎，該對弧形顎捕獲并保持粗集管的底部、 一側(cè)、頂部、以及相對側(cè)的一部分。安裝夾具頂部105和安裝夾具基部104設(shè)有聯(lián)接元件， 該聯(lián)接元件允許安裝夾具頂部105卡扣成與安裝夾具基部104的鎖定接合(見圖3的說明中的該鎖定接合的細(xì)節(jié))。另外，安裝夾具頂部105與安裝夾具基部104之間的鎖定接合能夠容易地被解鎖， 且兩個件能夠被拉開以允許從所安裝的陣列移走整個集管組件。但是，注意，雖然能夠容易地解鎖安裝夾具頂部105和安裝夾具基部104，但是該過程需要特定的機(jī)械動作，其不能由風(fēng)、環(huán)境溫度、或小動物的活動完成。因此，安裝夾具頂部105和安裝夾具基部104將不會在通常的環(huán)境條件下意外地解鎖。一旦集管組件被安裝到屋頂或其它表面上，通過使用水輸入管密封塞子107密封第一出口粗集管IOlb的一端，并通過使用水輸出管密封塞子113密封第二入口粗集管 IOla'的相反端。這在整個集管組件中的粗集管中的一個粗集管的一端留下開口。加壓水源被附接到第一入口粗集管101的開口端，且出水口管線或軟管被連接到第二或隨后的粗集管IOlb'的開口端(取決于所期望的流動樣式，或后續(xù)的入口粗集管的開口端)，由此允許所加熱的水離開組件并流動到所期望的目的地。集管組件的粗集管IOla至IOlb'中的每個組塊能夠通過使用集管聯(lián)接適配器 106和鎖定螺母108與大O形環(huán)109和小O形環(huán)110中的每個一起與集管組件的另一個組塊的完全相同的粗集管IOla"和IOlb"(未示出)聯(lián)接，而不是具有端帽蓋。這是可能的，因為集管組件的每個粗集管具有帶內(nèi)螺紋的一端，而另一端具有外螺紋，呈允許通過使用螺紋配件將組件螺紋地聯(lián)接的布置。集管聯(lián)接適配器106的外螺紋能夠被擰到集管組件的粗集管101的內(nèi)螺紋中，使用例如小O形環(huán)110來密封該連接。由于被布置在集管聯(lián)接適配器106的凸緣與粗集管 IOla的唇部之間的鎖定螺母108的小開口，鎖定螺母108仍可旋轉(zhuǎn)，而鎖定螺母的大開口具有內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋的尺寸被設(shè)計成匹配出口粗集管的第二粗集管IOla'的外螺紋。該構(gòu)造中，可旋轉(zhuǎn)鎖定螺母108用于物理地將一個集管組件的粗集管固定到另一個集管組件的第二粗集管的外螺紋端。大O形環(huán)109用于密封在粗集管的連接端與集管聯(lián)接適配器106 的凸緣之間的連接。以此方式將集管組件的第一組塊和第二組塊聯(lián)接提供了可靠的防水密封，每個入口和出口粗集管組件的粗集管組件在該處接合在一起，同時擴(kuò)展該系統(tǒng)的水加熱容量。在剛性管被用在太陽能面板組件中的現(xiàn)有技術(shù)中，將一個管與另一個管密封的方法是通過使用夾具和墊圈的組合。本發(fā)明使用將一個粗集管附接(并密封)到另一粗集管 (將兩個太陽能面板組件附接成單個陣列)的方法，當(dāng)在屋頂上安裝組件時，該方法具有較高的可靠性水平并且易于使用。在可替代的安裝中，入口粗集管和出口粗集管的每個另一端都可以以交錯樣式被蓋帽，使得水首先流入第一粗集管組件101a，然后通過第一細(xì)管陣列114，然后進(jìn)入并通過第一出口粗集管101b，進(jìn)入第二出口粗集管IOlb'，通過第二細(xì)管陣列115，進(jìn)入第二入口粗集管IOla'，然后或者流出用于再循環(huán)或者流入所連接的后續(xù)模塊的下一個入口粗集管。通過系統(tǒng)的水來回或蜿蜒流動樣式使可用于從管傳遞到流體的熱的時間最大化。為了完成該蜿蜒的樣式，盤元件或其他閉合件能夠被布置為在所連接的入口集管或出口集管之間的配件或配件的一部分。例如，鎖定螺母108能夠在其中心設(shè)有盤閉合件，而不是被打開。由此，在設(shè)置連接粗集管的裝置的同時，還能夠采用盤閉合件來阻止水流到后續(xù)粗集管并由此強(qiáng)制水在返回到后續(xù)管之前通過兩個小管陣列。以此方式，水在離開所使用的出口之前，將行進(jìn)通過多個小管陣列?，F(xiàn)參考圖2，圖2提供了太陽能面板組件的多個組塊如何機(jī)械連接的更詳細(xì)的斷面圖。這里能夠看到，一個集管組件的出口粗集管IOlb被連接到第二出口粗集管IOlb'。 第一出口粗集管IOlb被安裝到一表面，并通過安裝夾具基部104和安裝夾具頂部105與膨脹夾400協(xié)作而被固定。細(xì)管陣列114、115垂直于出口粗集管的每個組塊的剛性粗管101b、 IOlbi延伸，并且它們通過細(xì)管夾102被固定在大體相同的平面中。細(xì)管夾橋接件103將在兩個連接的剛性集管組件之間的細(xì)管夾102的組塊連接(同樣參見圖7)。如下完成粗集管的第一組塊和第二組塊之間的連接首先，小O形環(huán)110定位在第一粗集管IOlb與集管聯(lián)接適配器106之間。接下來， 在大開口鎖定螺母108定向成面對集管聯(lián)接適配器106的無螺紋端的情況下，鎖定螺母108 的小開口被設(shè)置在集管聯(lián)接適配器106的螺紋端上方。集管聯(lián)接適配器106的外螺紋然后被擰到出口粗集管IOlb的內(nèi)螺紋中。這密封了第一粗集管101與集管聯(lián)接適配器106的凸緣的螺紋側(cè)之間的連接，同時允許鎖定螺母108旋轉(zhuǎn)，又保持使鎖定螺母108被固定在集管聯(lián)接適配器106的凸緣后方的鎖定螺母108。接下來，大O形環(huán)109被定位在第二出口粗集管IOlb'與集管聯(lián)接適配器106的無螺紋凸緣之間。接下來，第二出口粗集管IOlb'的外螺紋端抵靠著集管聯(lián)接適配器106的凸緣的無螺紋側(cè)被對接。最后，鎖定螺母108的內(nèi)螺紋被螺接到第二出口粗集管IOlb'的外螺紋上。該動作將大O形環(huán)109壓縮在集管聯(lián)接適配器106的凸緣與第二出口粗集管的端部之間，由此形成水密密封。這還致使以物理固定方式容易地連接兩個粗集管。如能夠在圖2中看到的，通過簡單重復(fù)該過程容易地完成剛性集管組件的其它組塊與每個新組件增加到組件的陣列的連接?，F(xiàn)參考圖3A和圖3B，示出用于將太陽能面板固定到表面的安裝夾具組件的分解圖。在這些附圖中，安裝夾具基部104具有用于將安裝夾具基部固定到表面的一對安裝孔 301。一旦安裝夾具基部104已經(jīng)固定到表面，則粗集管101定位成安置在安裝夾具基部104的托架中。然后，通過將裂口圓形突起403卡到在圓形插座306中的卡扣連接部而將膨脹夾400固定到安裝夾具頂部105，圓形插座306形成在安裝夾具頂部105上。注意， 可替代地，在工廠內(nèi)在制造過程期間，安裝夾具頂部105能夠使其裂口圓形突起403卡入形成在安裝夾具頂部105上的匹配圓形插座306，因此在安裝過程中，不需要執(zhí)行該步驟。在該替代中，如圖6A-6B所示，膨脹夾400a能夠被一體地模制到夾具頂部105a中，從而消除了將分開模制的膨脹夾連接到夾具頂部所需要的上述結(jié)構(gòu)元件的需要。在任何形式的膨脹夾400/400a被固定到安裝夾具頂部105/105a的情況下，安裝夾具頂部105被定位在出口粗集管IOlb的組塊的頂部上方。將安裝夾具頂部105向下壓到所安裝的安裝夾具基部104的組塊上，在膨脹夾400/400a上導(dǎo)致張力，因為膨脹夾在安裝夾具頂部105/105a與粗集管IOlb的外壁之間被壓縮。矩形引導(dǎo)件302提供引導(dǎo)凸起，用于將矩形引導(dǎo)件302容易地滑動到矩形插座303中，由此致使鎖定基部夾304的組塊夾入基部夾槽305。這將安裝夾具頂部105/105a閉鎖到安裝夾具基部104上，由此固定出口粗集管101b。注意，膨脹夾400或400a抵靠出口粗集管IOlb的外壁的張力允許粗集管101 在不失去將出口粗集管IOlb保持在位的固定保持的情況下的一些膨脹和收縮。容易理解， 對于每個入口粗集管和出口粗集管，所述的夾具系統(tǒng)是完全相同的?，F(xiàn)參考圖5和圖6B，看到示出膨脹夾400/400a的附圖，如上所述，該膨脹夾用于在出口粗集管IOlb的組塊上提供加壓張力抓持，通過使用安裝夾具基部104和安裝夾具頂部105/105a將出口粗集管IOlb安裝到表面。與夾具頂部105的第一實施例結(jié)合，如圖3 所示，通過將裂口圓形突起403的每個組塊推入在安裝夾具頂部15上的圓形插座的匹配組塊，來將膨脹夾400固定到安裝夾具頂部105。當(dāng)裂口圓形突起403完全插入圓形插座306 時，張力閉鎖突起404在圓形插座306的頂部正上方延伸，而裂口圓形突起403的各個腿部的向外張力致使張力閉鎖突起404向外膨脹并在圓形插座306的頂部的外唇上方夾持，由此將膨脹夾400閉鎖在適當(dāng)位置。在膨脹夾404a的該替代實施例中，如圖6A所示，夾子一體地形成在夾具頂部105a中，由此消除了如上所述的用于夾子的連接裝置的需要。這是膨脹夾的優(yōu)選實施例，因為這在注模工藝中制造是較便宜的并且不包括使得夾具脆弱而損壞和破壞的裂口關(guān)起兀件。當(dāng)安裝夾具頂部105/105a固定到所安裝的安裝夾具基部104的組塊(粗集管的組塊夾持在安裝夾具頂部與安裝夾具基部之間，圖5和圖6)，在膨脹夾400/400a附接到安裝夾具頂部105/105a的情況下，膨脹夾400/400a的安裝夾具頂部接合部401抵靠安裝夾具頂部105/105a的內(nèi)部被推壓，而粗集管接合部402抵靠出口粗集管IOlb的外壁被推壓。 因為制造膨脹夾400/400a的材料具有拉伸性能，所以安裝夾具頂部接合部401和粗集管接合部402傾向于相對于彼此保持在其原始位置，由此形成抵靠粗集管以將其保持在適當(dāng)位置的恒定壓力源。如能夠從圖4中看到的，在未變形結(jié)構(gòu)中，安裝夾具頂部接合部401與粗集管接合部402間隔開，但這些元件是被彎曲部405結(jié)合的兩個彎曲部分，彎曲部405由足夠彈性的材料形成，以允許在膨脹的被捕獲的管的力作用下減小彎曲角。該簡單的卡扣以及安裝夾具基部、安裝夾具頂部和膨脹夾的設(shè)計使得系統(tǒng)的安裝、維保、擴(kuò)展、以及移除非常容易。通過膨脹夾400/400a膨脹和收縮以適應(yīng)由于環(huán)境條件引起的粗管的變化的能力，而自動地補(bǔ)償由于溫度變化或有風(fēng)狀況致使粗集管外徑變化(由于膨脹、收縮或形狀變形)。結(jié)果是，即使在變化的環(huán)境條件下，粗集管也保持在穩(wěn)定且固定的位置中。接下來參考圖5和圖6B，示出集管組件的粗集管(該例子中，出口粗集管101b，僅用于說明性目的)如何固定到安裝機(jī)構(gòu)中，該安裝機(jī)構(gòu)包括安裝夾具基部104、安裝夾具頂部105/105a和膨脹夾400/400a。該附圖中能夠看到，粗集管用膨脹夾400/400a被夾在安裝夾具基部104和安裝夾具頂部105/105a之間，由此在安裝夾具頂部105/105a與粗集管的外壁之間提供壓力。第一實施例中，通過推動裂口圓形突起403的張力閉鎖突起404穿過用于裂口突起的圓形插座306并閉鎖在圓形插座306的上唇上方而將膨脹夾400附接到安裝夾具頂部 105。另一個實施例中，膨脹夾400a—體地形成在安裝夾具頂部105a中。通過將鎖定基部夾303插入并壓鎖到安裝夾具頂部105a的基部夾槽305而將安裝夾具基部104固定到安裝夾具頂部105。在夾具頂部的任一構(gòu)造中，膨脹夾確保壓力通過膨脹夾400/400a的粗集管接合部402被施加到粗集管。該壓力被保持，因為膨脹夾400的安裝夾具頂部接合部401抵靠安裝夾具頂部105/105a和安裝夾具104的內(nèi)表面(那些面向粗集管的表面)被固定。從前面將理解，在最本質(zhì)的方面，本發(fā)明是模塊化加熱太陽能面板熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個太陽能加熱模塊，每個模塊包括入口粗集管、出口粗集管、設(shè)置在每個入口粗集管與出口粗集管之間并與每個入口粗集管和出口粗集管流體連通的細(xì)管陣列、以及用于將每個太陽能加熱模塊聯(lián)接到鄰接的太陽能加熱模塊的配件。水被供應(yīng)到多個模塊中的第一模塊，由此限定面板陣列的入口端；在穿過一系列結(jié)合的模塊之后，水通過離開出口離開多個模塊，且該流體流動包括首先通過粗集管然后通過細(xì)管陣列。該流動能夠僅從一側(cè)(即， 入口粗集管側(cè))橫跨細(xì)管陣列流入出口粗集管，然后流出被設(shè)置在陣列中最后的出口集管中的出水口?？商娲兀軌驒M跨模塊來回流動，首先從入口粗集管橫跨細(xì)管陣列流到第一出口粗集管中，接下來流到第二出口粗集管中，并橫跨細(xì)管陣列流到第二入口粗集管中， 等，通過在粗集管之間以交錯樣式構(gòu)建一系列塞組來實現(xiàn)所有這些。連接粗集管的配件是常規(guī)聯(lián)接螺母、鎖定螺母、凸緣、O形環(huán)或墊圈等。能夠使用在配件中的角度和彎曲部以及管延伸部來適應(yīng)純線性面板陣列的變型，管延伸部用于補(bǔ)償入口粗集管和出口粗集管與鄰接的面板模塊中的相同元件的不同距離。最特別地，該系統(tǒng)包括適應(yīng)由于環(huán)境條件變化而導(dǎo)致的部件膨脹的安裝系統(tǒng)和安裝夾具。前面的說明書和附圖顯示，能夠制造容易安裝到表面上的廉價的太陽能面板組件，且一旦安裝，還易于實現(xiàn)擴(kuò)展。該新的模塊化面板陣列系統(tǒng)在變化的環(huán)境條件中是物理上穩(wěn)定的。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱水的模塊化太陽能集熱器的集管組件，包括第一入口粗集管，所述第一入口粗集管具有入水口和沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口 ；第一出口粗集管，所述第一出口粗集管具有沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口，所述第一出口粗集管基本平行于所述第一入口粗集管地布置；第一細(xì)管陣列，所述第一細(xì)管陣列包括布置在所述第一入口粗集管與第一出口粗集管之間且處于大體相同平面中的多個小直徑管，所述小直徑管以大體平行并置的關(guān)系布置， 所述小直徑管中的每一個的一端連接所述第一入口粗集管的流體端口，且相反端連接到所述第一出口粗集管，其中，該連接使所述細(xì)管中的每一個與所述第一入口粗集管和所述第一出口粗集管流體連通；第二入口粗集管，所述第二入口粗集管具有沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口 ；第二出口粗集管，所述第二出口粗集管具有沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口，所述第二出口粗集管基本平行于所述第二入口粗集管地布置；第二細(xì)管陣列，所述第二細(xì)管陣列包括布置在所述第一入口粗集管與所述第一出口粗集管之間且處于大體相同平面中的多個小直徑管，所述小直徑管以大體平行并置的關(guān)系布置，所述小直徑管中的每一個的一端連接所述第二入口粗集管的流體端口，且相反端連接到所述第二出口粗集管，其中，該連接使所述細(xì)管中的每一個與所述第二入口粗集管和所述第二出口粗集管流體連通；出水口，所述出水口與所述第二入口粗集管或所述第二出口粗集管中的任一個流體連通；聯(lián)接裝置，所述聯(lián)接裝置用于將所述第一入口粗集管與所述第二入口粗集管聯(lián)接，并且用于將所述第一出口粗集管與所述第二出口粗集管連接；第一塞子，用于堵塞所述第一出口粗集管的一端；第二塞子，用于堵塞所述第二入口粗集管或所述第二出口粗集管中的任一個的一端；以及安裝裝置，用于將所述集管組件安裝在一表面上；由此，在壓力下引入所述第一入口粗集管中的水在從所述出水口流出之前通過所述第一細(xì)管陣列和所述第二細(xì)管陣列中的至少一個細(xì)管陣列。
2.如權(quán)利要求I所述的集管組件，其中，所述出水口位于多個連接的集管組件的一端處，而所述第二塞子被布置在所述第二入口粗集管上，由此在壓力下引入所述第一入口粗集管中的水在從所述出水口流出之前通過所述第一細(xì)管陣列和第二細(xì)管陣列中的一個細(xì)管陣列。
3.如權(quán)利要求I所述的集管組件，其中，所述出水口位于所述第二入口粗集管的一端處，而所述第二塞子被布置在所述第二出口粗集管上，由此在壓力下引入所述第一入口粗集管中的水在從所述出水口流出之前通過所述第一細(xì)管陣列和第二細(xì)管陣列中的至少兩個細(xì)管陣列。
4.如權(quán)利要求I所述的集管組件，還包括至少一個細(xì)管夾，所述至少一個細(xì)管夾橫跨所述細(xì)管陣列中的每一個地布置，用于以基本均勻間隔開的關(guān)系固定所述細(xì)管。
5.如權(quán)利要求4所述的集管組件，還包括多個細(xì)管夾橋接件，其用于將鄰接的集管組件中的對準(zhǔn)的細(xì)管夾結(jié)合。
6.如權(quán)利要求I所述的集管組件，還包括至少一個第三入口粗集管，所述第三入口粗集管具有沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口 ；至少一個第三出口粗集管，所述第三出口粗集管具有沿內(nèi)側(cè)布置的多個流體端口，所述第三出口粗集管基本平行于所述第三入口粗集管地布置；至少一個第三細(xì)管陣列，所述第三細(xì)管陣列包括布置在所述第三入口粗集管與第三出口粗集管之間且處于大體相同平面中的多個小直徑管，所述小直徑管以大體平行并置的關(guān)系布置，所述小直徑管中的每一個的一端連接所述第三入口粗集管的流體端口，且相反端連接到所述第三出口粗集管，其中，該連接使所述細(xì)管中的每一個與所述第三入口粗集管和所述第三出口粗集管流體連通；至少一個第三塞子，所述第三塞子堵塞所述第三入口粗集管或所述第三出口粗集管中的任一個的一端；其中，所述第一塞子至第三塞子以交錯樣式布置在所述入口粗集管和所述出口粗集管的一端上，使得水在所述入口集管與所述出口集管之間以來回方式通過一連串的細(xì)管陣列。
7.如權(quán)利要求I所述的集管組件，其中，所述安裝裝置包括安裝夾具基部和安裝夾具頂部，所述安裝夾具基部具有弧形托架，所述粗集管中的一個被放置在所述弧形托架上，所述安裝夾具頂部布置在所述安裝夾具基部上方并聯(lián)接到所述安裝夾具基部，從而在所述安裝夾具基部和所述安裝夾具頂部之間形成帶有弧形開口的一對相對顎，且所述安裝裝置還包括布置在所述安裝夾具基部與所述安裝夾具頂部之間的膨脹夾，所述膨脹夾由彈性材料制造并具有通過彎曲部結(jié)合的安裝夾具頂部接合部和粗集管接合部，其中，由所述安裝裝置夾持的粗管與所述粗集管接合部接合，且其中，如果所述粗管在環(huán)境變化時膨脹或收縮， 則所述彎曲部的所述角度改變以適應(yīng)該膨脹或收縮。
8.權(quán)利要求I所述的模塊化的熱式太陽能面板熱水系統(tǒng)，其中，所述入口粗集管和所述出口粗集管每個包括螺紋端，且所述聯(lián)接裝置包括能夠螺紋聯(lián)接到所述螺紋端的螺紋配件。
9.一種模塊化的熱式太陽能面板熱水系統(tǒng)，包括多個太陽能加熱模塊，所述多個太陽能加熱模塊中的每一個包括入口粗集管、出口粗集管和細(xì)管陣列，所述細(xì)管陣列布置在所述入口粗集管和所述出口粗集管的每一個之間并且與所述入口粗集管和所述出口粗集管的每一個流體連通；安裝裝置，用于將所述太陽能加熱模塊附接到一表面，所述安裝裝置包括夾緊裝置，所述夾緊裝置在夾持的元件的膨脹和收縮期間和之后在所夾持的元件上提供恒定的夾緊壓力；以及配件，用于將所述太陽能加熱模塊中的每一個水密地聯(lián)接到鄰接的太陽能加熱模塊， 從而使每個鄰接的太陽能加熱模塊與至少一個鄰接的太陽能加熱模塊流體連通；其中，所述太陽能加熱模塊中的一個包括用于連接到在壓力下的水源的入水口，而所述太陽能加熱模塊中的另一個包括與所述入水口流體連通的出水口，并且其中，引入所述入水口中的水在離開所述出水口之前流過所述細(xì)管陣列中的至少一個。
10.如權(quán)利要求9所述的模塊化的熱式太陽能面板熱水系統(tǒng)，其中，所述安裝裝置包括基部、聯(lián)接到所述基部的頂部以及布置在所述基部與頂部之間的膨脹夾，所述膨脹夾由彈性材料制成并具有可彎曲構(gòu)造，所述可彎曲構(gòu)造適應(yīng)在所夾持的元件中由于溫度變化導(dǎo)致的尺寸變化。
11.如權(quán)利要求9所述的模塊化的熱式太陽能面板熱水系統(tǒng)，其中，引入所述入水口中的水在離開所述出水口之前流過至少兩個細(xì)管陣列。
全文摘要
一種帶有多個太陽能加熱模塊的模塊化的熱式太陽能面板熱水系統(tǒng)，每個具有入口集管和出口集管，以及設(shè)置在入口集管與出口集管之間且與入口集管和出口集管流體連通的細(xì)管陣列。安裝和夾緊裝置將太陽能加熱模塊附接到一表面，并且，即使所夾持的元件膨脹和收縮，也在所夾持的元件上提供固定夾緊壓力。配件提供鄰接模塊之間的水密聯(lián)接，并使每個模塊與面板陣列中至少一個鄰接模塊流體連通，一個模塊包括用于連接到在壓力下的水源的入水口，而另一個模塊包括出水口。一組塞子以如下構(gòu)造被設(shè)置在集管上，確保引入入水口的水在離開出水口之前流過至少一個細(xì)管陣列。
文檔編號F28D1/053GK102597650SQ201080042609
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者普拉德普·K·坦頓 申請人:運(yùn)水高有限公司