專利名稱：集熱換熱一體太陽熱利用裝置制造方法及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集熱換熱一體太陽熱利用裝置制造方法及產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的彈性管道平板太陽集熱器管道內(nèi)壁不結(jié)垢，硬度較高的水在加熱過程中水中鈣、鎂離子析出水質(zhì)變軟，利用這些特點(diǎn)可設(shè)計(jì)出太陽能軟水器等新產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供集熱換熱一體太陽熱利用裝置制造方法及產(chǎn)品。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的方法令流進(jìn)和流出熱利用裝置的流體簡稱進(jìn)水 和出水通過集熱管道換熱。集熱管道指進(jìn)、出水經(jīng)過的通道包括管板、管式和套管式換熱器 或吸收體的流道。具體為制作管板、管式換熱器或吸收體包括通過裝配和焊接用兩層金屬 板制成的換熱吸收體、可嵌入管狀真空集熱元件的嵌入式換熱器。將集熱管道劃為前、后兩 半部分，按相鄰集熱管道中水流方向相反要求低熱阻連接這兩部分集熱管道。集熱管道前、 后兩半部分以大致相等為宜，也可不相等。在一個(gè)盒狀容器中順序布置絕熱層、平板換熱吸 收體和蓋板玻璃，制造一臺(tái)集熱換熱一體平板太陽熱利用裝置簡稱平板軟水器。將嵌入式 換熱器嵌入管狀真空集熱元件，構(gòu)成一支集熱換熱一體真空嵌入式太陽熱利用元件簡稱真 空嵌入軟水管。用罩玻璃管與帶吸收體翅板的U型內(nèi)玻璃管融封，制造一支U型內(nèi)玻璃管 兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空玻璃軟水管。用可伐封接罩玻璃管和帶吸收體 翅板的U型金屬管，制造一支U型金屬管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空金屬 軟水管。還可將集熱換熱元件通過并聯(lián)組成功率更大的集熱換熱器。這些集熱換熱器件可 帶有與控制裝置電氣連接的溫度傳感器。本發(fā)明根據(jù)上述方法解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案1)在一個(gè)盒狀容器中 順序布置絕熱層、平板換熱吸收體和蓋板玻璃制成一臺(tái)集熱換熱一體平板太陽熱利用裝置 平板軟水器。2)用罩玻璃管與帶吸收體翅板的U型內(nèi)玻璃管融封，制成一支U型內(nèi)玻璃管 兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空玻璃軟水管。3)用可伐封接罩玻璃管和帶吸收 體翅板的U型金屬管，制成一支U型金屬管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空金 屬軟水管。4)用管狀真空集熱元件與嵌入式換熱器配合，組成一支集熱換熱一體真空嵌入 式太陽熱利用元件簡稱真空嵌入軟水管。5)在管狀真空集熱元件內(nèi)盛放導(dǎo)熱液體，將嵌入 式換熱器沉浸于導(dǎo)熱液體中組成一支真空液體軟水管。6)在管狀真空集熱元件內(nèi)構(gòu)造套管 結(jié)構(gòu)換熱器組成一支真空套管軟水管。這些集熱換熱器件可帶有與控制裝置電氣連接的溫 度傳感器。將集熱換熱器件的集熱管道劃為前、后兩半部分，按照相鄰集熱管道中水流方向 相反要求低熱阻連接這兩部分集熱管道。實(shí)際制造時(shí)，還可采用彈性管道譬如硅橡膠管制造換熱器、采用彈性管道制造管 板換熱器以及采用彈性管道制造管板結(jié)構(gòu)換熱吸收體。還可以在管狀真空集熱元件內(nèi)設(shè)置一個(gè)棒狀物體減容管譬如兩頭圓封的玻璃管，在管狀真空集熱元件內(nèi)壁與減容管之間盛放導(dǎo)熱液體譬如導(dǎo)熱油，在導(dǎo)熱液體內(nèi)浸入一個(gè)伸入管狀真空集熱元件底部的螺旋流道換熱器或螺旋管道換熱器。還可以在管狀真空集熱元件內(nèi)設(shè)置套管結(jié)構(gòu)換熱器，并令套管結(jié)構(gòu)換熱器的進(jìn)、 出水接口位于管狀真空集熱元件的端口。還可以在吸收體高溫區(qū)域低熱阻連接一個(gè)與控制裝置電氣連接的溫度傳感器。還可以用電阻焊機(jī)疊焊連接雙層金屬板譬如食品級(jí)不銹鋼板制造單流道平板換 熱器，令單流道平板換熱器相鄰流道中水流方向相反；并在單流道平板換熱器迎光面制作 吸收膜來制造單流道平板換熱吸收體。還可在疊焊雙層金屬板制成的單流道平板換熱吸收體流道內(nèi)表面涂制防腐減垢涂層。本發(fā)明的有益效果進(jìn)、出水通過集熱管道換熱，使大部分熱能存留在集熱換熱器 內(nèi)部用于生產(chǎn)工藝。在制作軟水、生產(chǎn)溫開水、用于中水消毒時(shí)以及用于制作熟化食品或者 飼料時(shí)可使熱能利用效率成倍提高。用彈性管道譬如硅橡膠管制造的換熱器、管板換熱器和管板結(jié)構(gòu)換熱吸收體，以 及在疊焊連接雙層金屬板構(gòu)成的平板吸收體流道內(nèi)表面涂制防腐減垢涂層譬如硅橡膠，具 有耐蝕、抗凍、不易結(jié)垢、不與被加工物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐空曬和溫度變化的優(yōu)點(diǎn)。在管狀真空集熱元件內(nèi)設(shè)置減容管，可以減小集熱換熱元件的熱沉，縮短響應(yīng)時(shí) 間。在管狀真空集熱元件內(nèi)壁與減容管之間盛放導(dǎo)熱油，在導(dǎo)熱油內(nèi)安放一個(gè)伸入管狀真 空集熱元件底部的螺旋流道換熱器或螺旋管道換熱器。制作方便、換熱效率高、可在100°c 以上工作；金屬細(xì)管螺旋換熱器耐壓高；疊焊制作的螺旋流道換熱器換熱面積大。疊焊雙層金屬板單流道平板換熱吸收體傳熱途徑短、相鄰集熱管道之間熱阻小。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1 3分別是三臺(tái)集熱換熱一體太陽熱利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.翅板；2.集熱管道；3.覆板；4.吸收體；5.盒狀容器；6.絕熱層；7.蓋板 玻璃；8.間隙；9.控制裝置；10.傳感器；11.集熱元件；12.減容管；13.換熱器；14.外管； 15.內(nèi)管；16.內(nèi)玻璃管；17.傳熱管。
具體實(shí)施例方式圖1中，金屬板翅板1疊焊連接包裹兩根集熱管道2的條狀帶槽道覆板3，制造管 板結(jié)構(gòu)換熱器，在管板結(jié)構(gòu)換熱器翅板1迎光面制作吸收膜制成平板換熱吸收體4。在盒狀容器5中順序布置絕熱層6、平板集熱換熱吸收體4和蓋板玻璃7，制成一 臺(tái)集熱換熱一體平板太陽熱利用裝置簡稱平板軟水器。集熱管道2的前、后兩半部分按照 相鄰集熱管道2中進(jìn)、出水反向流動(dòng)要求緊貼在一起作低熱阻連接，如環(huán)形虛線所示。集熱 管道2有折彎，但無分支。圖1中，用整張鋁板作翅板1與鋁板帶槽道覆板3疊焊連接，在翅板1迎光面制作 陽極氧化選擇性吸收膜。外觀美觀，整體強(qiáng)度高、翅板效率高、重量輕、價(jià)格也較低。管道2可采用彈性管道硅橡膠管。也可根據(jù)需要采用銅管或者不銹鋼管。
圖1中，上面三組覆板3與管道2的間隙8充填有傳熱填料。下面兩組覆板3與 管道2的間隙8保留未充填傳熱填料的狀態(tài)。顯然，兩者傳熱狀態(tài)和途徑不一樣。硅膠填料可以室溫硫化，耐空曬高溫和集熱器的溫度變化。需要時(shí)，還可用混有粉 末狀石墨的中性硅膠作傳熱填料以進(jìn)一步降低熱阻。填料充填可用長的細(xì)管伸入間隙8，然后邊往外拉細(xì)管邊通過細(xì)管注射填料。 翅板1和覆板3疊焊連接強(qiáng)度足夠、表面平整。在覆板3與管道2的間隙8充填 傳熱填料。進(jìn)一步減小了兩根管道2之間以及兩根管道2與翅板1之間的熱阻。長三角冬季晴天，1x2m2的平板軟水器每小時(shí)可制50升軟水。軟水器內(nèi)的水溫接 近100°C。出水經(jīng)沉淀，在白色陶瓷水斗底部形成一層清晰可見的紅色沉淀物。圖1中，軟水器吸收體4的高溫區(qū)域低熱阻連接安裝一個(gè)與控制裝置9電氣連接 的溫度傳感器10。當(dāng)檢測(cè)到吸收體4的高溫區(qū)域達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制裝置9自動(dòng)打開進(jìn) 水閥進(jìn)水。當(dāng)太陽能光強(qiáng)度變?nèi)?強(qiáng)導(dǎo)致吸收體4的溫度有下降/上升趨勢(shì)時(shí)，利用控制 裝置9降低/提高進(jìn)水速率，可保證水被加熱到設(shè)定溫度，完成軟水過程。采用控制裝置9制造的帶自控功能集熱換熱一體太陽熱利用裝置，能夠自動(dòng)啟動(dòng) 和關(guān)閉、能有效利用不穩(wěn)定的太陽能；還可以提升產(chǎn)品性能、擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用范圍。圖1的自控軟水器，可將液體加熱到設(shè)定溫度用于生產(chǎn)溫開水和對(duì)液體進(jìn)行消毒。一臺(tái)1x2m2的平板溫開水器，夏季1小時(shí)最多可產(chǎn)40升溫開水，或者一天產(chǎn)400升 溫開水。可供300名中小學(xué)生飲用。溫開水器不會(huì)發(fā)生燙傷事故。用圖1實(shí)施例的軟水器還可用于將牛奶加熱到91°C，殺滅可能存在的病毒細(xì)菌進(jìn) 行消毒而不破壞營養(yǎng)。采用醫(yī)用硅橡膠管可保證牛奶在加熱過程中不受污染。圖1實(shí)施例的軟水器還可以用于對(duì)中水和厭氧池出水進(jìn)行消毒。圖2中，管狀真空集熱元件11內(nèi)含有一個(gè)棒狀物體減容管12，在集熱元件11內(nèi)壁 與減容管12之間盛有導(dǎo)熱液體，導(dǎo)熱液體內(nèi)浸有一個(gè)伸入集熱元件11底部的嵌入式螺旋 流道換熱器13，構(gòu)成一支集熱換熱一體真空嵌入式太陽熱利用元件簡稱真空嵌入軟水管。 螺旋流道換熱器13由一個(gè)其上制作有螺旋槽道即集熱管道2的金屬薄壁外管14，套裝于一 個(gè)金屬薄壁內(nèi)管15上，并經(jīng)疊焊連接制成。陽光在真空嵌入軟水管的集熱元件11內(nèi)玻璃管16吸收膜上轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能?jīng) 內(nèi)玻璃管16、導(dǎo)熱液體、螺旋流道換熱器13傳遞給集熱管道2內(nèi)的水。同時(shí)，在兩兩相鄰低 熱阻連接的集熱管道2中，進(jìn)、出水相互換熱。既使進(jìn)水快速升溫，又使出水溫度比其在集 熱元件11底端時(shí)明顯降低，熱能絕大部分存留在軟水管內(nèi)。減容管12使集熱元件11導(dǎo)熱液體充裝量減小約80%。縮短了軟水管啟動(dòng)時(shí)間。圖2實(shí)施例的螺旋流道換熱器13還可采用由不銹鋼管制成的螺旋管道換熱器。不 銹鋼管螺旋管道換熱器可以經(jīng)受較大的壓力?？捎糜谥圃焓旎称坊蛘唢暳系攘黧w阻力較 大的用途。譬如將玉米粉用水拌勻，經(jīng)過真空嵌入軟水管加熱熟化。圖3中，管狀真空集熱元件11內(nèi)含有一個(gè)棒狀物體減容管12，在集熱元件11與減 容管12之間設(shè)置有一個(gè)伸入集熱元件11底端的分隔傳熱管17，構(gòu)成一個(gè)集熱換熱一體真 空太陽套管式熱利用元件簡稱真空套管軟水管。集熱元件11內(nèi)部被分隔傳熱管17分隔的 內(nèi)、外兩部分通過分隔傳熱管17管壁傳熱。被分隔傳熱管17分隔的內(nèi)、外兩部分空間起到集熱管道2的作用構(gòu)成一個(gè)集熱回路。分隔傳熱管17約束從進(jìn)水接口進(jìn)入的水，經(jīng)分隔傳 熱管17到達(dá)集熱元件11底部再返回從出水接口流出。陽光在真空套管軟水管的集熱元件11內(nèi)玻璃管16吸收膜上轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芙?jīng)內(nèi)玻璃 管16傳遞給進(jìn)水。同時(shí)，進(jìn)、出水經(jīng)傳熱管17換熱。熱能絕大部分存留在軟水管內(nèi)。套管結(jié)構(gòu)換熱器還可采用與分隔傳熱管17不同的形式構(gòu)成。
權(quán)利要求
集熱換熱一體太陽熱利用裝置制造方法令流進(jìn)和流出熱利用裝置的流體簡稱進(jìn)水和出水通過集熱管道換熱；集熱管道指進(jìn)、出水經(jīng)過的通道包括管板、管式和套管式換熱器或吸收體的流道；具體為制作管板、管式換熱器或吸收體包括通過裝配和焊接用兩層金屬板制成的換熱吸收體、可嵌入管狀真空集熱元件的嵌入式換熱器；將集熱管道劃為前、后兩半部分，按相鄰集熱管道中水流方向相反要求低熱阻連接這兩部分集熱管道；集熱管道前、后兩半部分以大致相等為宜，也可不相等；在一個(gè)盒狀容器中順序布置絕熱層、平板換熱吸收體和蓋板玻璃，制造一臺(tái)集熱換熱一體平板太陽熱利用裝置簡稱平板軟水器；將嵌入式換熱器嵌入管狀真空集熱元件，構(gòu)成一支集熱換熱一體真空嵌入式太陽熱利用元件簡稱真空嵌入軟水管；用罩玻璃管與帶吸收體翅板的U型內(nèi)玻璃管融封，制造一支U型內(nèi)玻璃管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空玻璃軟水管；用可伐封接罩玻璃管和帶吸收體翅板的U型金屬管，制造一支U型金屬管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空金屬軟水管；還可將集熱換熱元件通過并聯(lián)組成功率更大的集熱換熱器；這些集熱換熱器件可帶有與控制裝置電氣連接的溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制造的集熱換熱一體太陽熱利用裝置，包括1)在一個(gè)盒 狀容器中順序布置絕熱層、平板換熱吸收體和蓋板玻璃制造的集熱換熱一體平板太陽熱利 用裝置平板軟水器；2)用罩玻璃管與帶吸收體翅板的U型內(nèi)玻璃管融封，制造U型內(nèi)玻璃 管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空玻璃軟水管；3)用可伐封接罩玻璃管和帶 吸收體翅板的U型金屬管，制造U型金屬管兩平行管道低熱阻連接的集熱換熱元件真空金 屬軟水管；4)用管狀真空集熱元件與嵌入式換熱器配合組成的集熱換熱一體真空嵌入式 太陽熱利用元件簡稱真空嵌入軟水管；5)在管狀真空集熱元件內(nèi)盛放導(dǎo)熱液體，將嵌入式 換熱器沉浸于導(dǎo)熱液體中組成的真空液體軟水管；6)在管狀真空集熱元件內(nèi)構(gòu)造套管結(jié) 構(gòu)換熱器組成的真空套管軟水管；這些集熱換熱器件可帶有與控制裝置電氣連接的溫度傳 感器；將集熱換熱器件的集熱管道劃為前、后兩半部分并低熱阻連接這兩半部分集熱管道， 其特征在于低熱阻連接的前、后兩半部分集熱管道中水流方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于含有彈性管道換熱器，或者含 有彈性管道管板換熱器，或者含有彈性管道管板結(jié)構(gòu)換熱吸收體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于管狀真空集熱元件內(nèi)含有一個(gè) 棒狀物體減容管，在管狀真空集熱元件內(nèi)壁與棒狀物體減容管之間含有導(dǎo)熱液體，導(dǎo)熱液 體內(nèi)含有伸入管狀真空集熱元件底部的螺旋流道換熱器，或者螺旋管道換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于管狀真空集熱元件內(nèi)含有一個(gè) 伸入集熱元件底端的分隔傳熱管，分隔傳熱管將集熱元件內(nèi)部分隔成內(nèi)、外兩部分；被分隔 傳熱管分隔的內(nèi)、外兩部分構(gòu)成一個(gè)集熱回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于含有一個(gè)與吸收體高溫區(qū)域低 熱阻連接、并與控制裝置電氣連接的溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于含有與金屬翅板疊焊連接、包 裹兩根管道的條狀帶槽道覆板，在翅板的迎光面制作有吸收膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽熱利用裝置，其特征在于含有與整張鋁板翅板疊焊連 接、包裹兩根彈性管道的帶槽道鋁板覆板，鋁板覆板與彈性管道的間隙充填有傳熱填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽熱利用裝置，其特征在于含有疊焊連接雙層金屬板制成的單流道平板換熱吸收體，單流道平板換熱吸收體相鄰流道中水流方向相反。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽熱利用裝置，其特征在于疊焊連接雙層金屬板構(gòu)成的 單流道平板換 熱吸收體流道內(nèi)表面含有防腐減垢涂層。
全文摘要
集熱換熱一體太陽熱利用裝置制造方法令流進(jìn)和流出熱利用裝置的流體簡稱進(jìn)水和出水通過集熱管道換熱。根據(jù)此方法制造的集熱換熱一體太陽熱利用裝置，包括平板軟水器、真空玻璃軟水管、真空金屬軟水管、真空嵌入式軟水管；真空液體軟水管和真空套管軟水管；這些集熱換熱器件可帶自控裝置；將集熱管道劃為前、后兩半部分并低熱阻連接這兩部分，其特征在于相鄰低熱阻連接的前、后兩半部分集熱管道中的水流方向相反。本發(fā)明的有益效果進(jìn)、出水通過集熱管道換熱，使大部分熱能存留在集熱換熱器內(nèi)部用于生產(chǎn)工藝。在制作軟水、生產(chǎn)溫開水、用于中水消毒時(shí)以及用于制作熟化食品或者飼料時(shí)可使熱能利用效率成倍提高。結(jié)合附圖給出3個(gè)實(shí)施例。
文檔編號(hào)F24J2/05GK101839567SQ20101013908
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者施國樑 申請(qǐng)人:海寧伊滿閣太陽能科技有限公司