专利名称：一种太阳能集热系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能应用技术领域，更具体地说，涉及一种太阳能集热系统。
背景技术：
太阳能，相对煤、石油、天然气等能源来说，属于可再生资源，且太阳能的应用不会 对环境造成任何污染，所以在当今能源短缺的情形下，太阳能的利用无疑顺应了可持续发 展的要求，是新一代的绿色能源。目前，太阳能主要应用于太阳能热水器、太阳能暖房以及 太阳能发电等领域。对于太阳能热水器来说，常见的有真空管太阳能热水器和平板式太阳能热水器。 真空管太阳能热水器主要安装在建筑物屋顶，而屋顶面积有限，只能供少数用户安装使用。 在屋顶上安装真空管太阳能热水系统可使较多用户使用，但同样因为屋顶面积的限制，使 得该系统需配备大功率的电辅助加热装置，即需要耗费大量的电能；而且，由于热水集中存 储，终端用户用热水前需要放一段时间凉水，造成水资源的很大浪费。平板式太阳能热水器 可以安装在建筑物屋顶或侧面，但是平板式太阳能热水器采用紫铜作为集热板，使得单价 高昂，一次性投入较多，对用户来说经济压力较大；而且紫铜集热板采用全焊接结构，当需 要调整集热板规格时就需要调整生产线，而调整生产线比较困难，从而使得产品规格单一， 很多时候需要建筑设计迁就平板式太阳能热水器的规格，不易实现规模化应用。为了克服上述太阳能集热系统存在的诸多不足，本实用新型提供一种太阳能集热 系统，该系统能够大规模应用，且成本较低，还能够节约水资源。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种太阳能集热系统，该系统不仅能够实现规模化应 用，而且成本较低，还能够避免水资源的浪费。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案本实用新型所提供的太阳能集热系统，包括集热模块，所述集热模块中的集热元 件采用铝合金挤压工艺而成；通过热媒输送循环管线与所述集热模块相连的一级储水箱； 设置在所述热媒输送循环管线上的第一强制换热装置，该装置用于将集热模块中的热量通 过热媒输送循环管线输送给所述一级储水箱；通过热水输送交换管线与所述一级储水箱相 连的二级储水箱；设置在所述热水输送交换管线上的第二强制换热装置，该装置用于将二 级储水箱中的低温水通过热水输送交换管线输送给所述一级储水箱；设置在所述热水输送 交换管线上的上水装置，该装置用于将自来水通过热水输送交换管线输送给所述一级储水 箱。优选的，所述集热模块中的集热元件为整体翼式集热管，所述整体翼式集热管包 括面板和设置于所述面板上的圆管；其中所述面板外侧设置有吸热涂层；所述圆管两侧 分别设置有倾斜的钉槽，所述圆管内壁设置有多个突起。优选的，所述集热模块中的集热元件为至少两个，所述集热元件顺次相连，相邻两个集热元件之间采用U型接头连接。优选的，所述上水装置包括变径接头；设置在所述变径接头内、且与所述变径接 头内表面相连的橡胶环；一端和变径接头相连的三通；置于变径接头内、在三通中与变径 接头相连的一端和橡胶环之间可自由移动的橡胶球；其中，当所述橡胶球到达橡胶环位置 时，通向变径接头的一方截止。优选的，所述一级储水箱包括箱体、设置于所述箱体内、且分别和箱体相连的热交 换铜管及温度传感器；其中所述热交换铜管通过与之相连的箱体吸收由所述热媒输送循 环管线输送的热量，并对箱体内的水加热；所述温度传感器检测箱体内的水温，并根据所检 测到的水温控制所述第一强制换热装置的启动与停止。优选的，所述第一强制换热装置为微型循环泵。优选的，所述第二强制换热装置为微型循环泵。优选的，所述一级储水箱为一个或多个。优选的，所述二级储水箱为一个或多个。从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的太阳能集热系统，所述集热模块 中的集热元件采用铝合金挤压工艺而成，相比传统的焊接工艺，该挤压工艺能够使集热模 块实现规模化应用；且由于铝合金在导热性能和耐腐蚀性能方面接近紫铜，但铝合金成本 相比紫铜要低很多，因此该集热模块的成本较低；又由于一级储水箱和二级储水箱之间设 置有第二强制换热装置，该装置能够实现将二级储水箱中的低温水通过热水输送交换管线 输送给一级储水箱，从而使得用户在使用二级储水箱中的水时，直接用的就是高温水，避免 了水资源的浪费。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例提供的一种太阳能集热系统结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的集热模块的正视图；图3为图2中所述集热模块的剖视图；图4为本实用新型实施例提供的集热元件的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的集热元件和U型接头连接时的过程示意图；图6为本实用新型实施例提供的一向截止三通的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。参考图1，为本实用新型实施例所提供的一种太阳能集热系统结构示意图。所述系统具体包括集热模块1，集热模块1中的集热元件采用铝合金挤压工艺制成；通过热媒输 送循环管线2与集热模块1相连的一级储水箱6 ；设置在热媒输送循环管线2上的第一强 制换热装置51，该装置用于将集热模块1中的热量通过热媒输送循环管线2输送给一级储 水箱6 ；通过热水输送交换管线9与一级储水箱6相连的二级储水箱12 ；设置在热水输送交 换管线9上的第二强制换热装置52，该装置用于将二级储水箱12中的低温水通过热水输送 交换管线9输送给一级储水箱6 ；设置在热水输送交换管线9上的上水装置11，该装置用于 将自来水通过热水输送交换管线9输送给一级储水箱6。一栋建筑物上可以设置一个或者多个集热模块1，集热模块1可以安装在建筑物 的屋顶或侧面，优选的，可安装在光照比较充足的屋顶或中上层的阳面。每个集热模块1的 面积可以相同或不同，这是由于集热模块1是由多个集热元件组成的，每个集热元件均采 用铝合金整体挤压而成，各个集热元件之间并列连接在一起被封装成一个集热模块，故集 热模块1中集热元件数量的不同，使得集热模块1的面积不同。集热模块1面积的可变性， 适应了建筑物的多变性，因此，本实用新型所提供的太阳能集热系统能够规模化应用。集热模块1通过热媒输送循环管线2与一级储水箱6相连，热媒输送循环管线2 为双通道管线，即一条通道用来将集热模块1中的高温媒质输送给一级储水箱6，一级储水 箱6接收高温媒质传送的热量后加热其内部的水，相应的，一级储水箱6中的水被加热后， 高温媒质被冷却成低温媒质，此时，所述低温媒质经另一条通道被输送回集热模块1，经集 热模块1继续加热以便后续循环使用。所述媒质为添加了辅助剂的热交换流体媒质，具有 抗冻性能。结合图1和图2，集热模块1吸收太阳能、加热其内的流体媒质，高温流体媒质经热 媒输入输出接口 15的输出口流出，进入热媒输送循环管线2中，经热媒输送循环管线2传 输到一级储水箱6加热其中的水；对一级储水箱6进行加热后，高温媒质变成了低温媒质， 所述低温媒质经热媒输送循环管线2流经热媒输入输出接口 15，经输入口进入集热模块1， 进行再次加热。参考图3，为图2中所述集热模块的剖视图。集热模块1包括多个集热元件18、连 接集热元件18的U型接头17、保温层19、背板21、钢化超白玻璃面板16和铝合金边框型 材20。集热元件18为串联S形走向，相邻的两个集热元件18采用U型接头17连接。背 板21、钢化超白玻璃面板16和铝合金边框型材20主要用来封装集热元件18，钢化超白玻 璃面板16和铝合金边框型材20之间用胶粘结牢固，背板21和铝合金边框型材20之间采 用机械连接，即使用铆钉将背板21铆在铝合金边框型材20上。本实施例中集热元件18采用铝合金整体挤压而成，优选的，可以采用铝镁合金整 体挤压而成。本实用新型中采用铝合金代替现有的紫铜集热板，铝合金导热性能和耐腐蚀 性能接近紫铜，但其成本相比紫铜要低很多。采用整体挤出工艺代替铜板和铜管焊接成型 工艺，易于实现规模化生产，且整体性能较好，没有焊接工艺存在的缺陷和隐患。采用高性 能树脂注塑成型的U型接头17连接集热元件18代替铜管焊接工艺，易于实现非标化生产， 适合建筑物多样性的要求。总之，由整体挤压工艺制成的集热元件能使该太阳能集热系统 实现规模化应用。参考图4，为本实用新型实施例所提供的集热元件的结构示意图。本实施例中集 热元件18为整体翼式集热管，整体翼式集热管包括面板18-a和设置于面板18-a上的圆管18-b ；其中面板18-a外侧设置有吸热涂层；圆管18-b两侧分别设置有倾斜的钉槽，圆管 18-b内壁设置有多个突起。圆管18-b内有流体媒质，由吸热涂层吸收太阳能后加热圆管 18-b内的流体媒质，圆管18-b内壁多个突起主要用来增加圆管18-b内壁的面积，以加强换 热效果。圆管18-b两侧的钉槽是在U型接头17和集热元件18组装时拧螺钉所用，所述钉 槽可以快速把两者组装到一起。结合图2和图5，本实用新型所提供的集热模块1中的集热元件18为至少两个，各 集热元件18之间顺次相连，相邻两个集热元件18之间采用U型接头17连接。在集热元件 18和U型接头17连接的时候，U型接头17连接的是集热元件18的圆管18_b，即U型接头 17将两个相邻的圆管18-b连接成一个通体，由于各集热元件18之间顺次相连，故所有的圆 管18-b由U型接头17连接成一条通道，流体媒质在该通道内被加热进而经热媒输入输出 接口 15输送到热媒输送循环管线2中。本实施例中由每个集热模块1输送出来的高温媒质均经过一个热媒输送总管线 4，该热媒输送总管线4也是双通道管线。热媒输送总管线4上设置有多个分水器3，由每个 集热模块1延伸出来的热媒输送循环管线2，将与之相连的集热模块1连接到最近的分水器 3上，由各集热模块1输出的高温媒质经各分水器3到达热媒输送总管线4内，热媒输送总 管线4将其内的高温媒质再经不同的分水器3、然后由热媒输送循环管线2输送给各个一级 储水箱6。在靠近一级储水箱6的热媒输送循环管线2上设置有第一强制换热装置51，该 装置为间隙式启动，即当一级储水箱6中的水温较低时启动，当一级储水箱6中的水温较高 时关闭。第一强制换热装置51的启动与否由一级储水箱6内的温度传感器8控制。本实 施例中第一强制换热装置51为微型循环泵。每个用户可以安装一个或者多个一级储水箱6，一级储水箱6—般安装在靠近阳 台的地方。给一个一级储水箱6提供热量所需集热模块的面积约为2平方米左右，因此，在 一级储水箱6确定的情况下，各集热模块1的面积总和也就确定了。为使得集热模块1能 有效地采光，一般将集热模块1安装在建筑物的屋顶或中上层的阳面，这对于离集热模块1 较远的阴面或底层用户，可能会由于热媒输送距离的变远，而使热媒的流阻和热损增大，进 而影响一级储水箱6的加热，这种情况一方面可以增加各热媒输送管线的绝热性、增加其 保温性，另一方面可以让阴面或底层用户增加第一强制换热装置51的启动时间或给其配 备功率较大的第一强制换热装置51。一级储水箱6包括箱体、设置于所述箱体内、且分别和箱体相连的热交换铜管7和 温度传感器8 ；其中热交换铜管7通过与之相连的箱体吸收由热媒输送循环管线2输送的 热量，并对箱体内的水加热；温度传感器8用于测试箱体内的水温，当所述箱体内的水温低 于第一预设温度值时，启动所述第一强制换热装置51 ；当所述箱体内的水温高于第二预设 温度值时，关闭所述第一强制换热装置51 ；这里，所述第一预设温度值小于第二预设温度 值，由第一预设温度值和第二预设温度值可构成一个温度范围。各用户通过设置一个特定 的温度范围，即可由温度传感器8根据该温度范围控制第一强制换热装置51的启停。对于 不同的一级储水箱6，所设置的温度范围可以不同。温度范围的不同，直接影响一级储水箱 6内水温的高低，具体可根据用户的需要而设定。一级储水箱6主要用来加热并存储热水，和一级储水箱6相连的二级储水箱12内 的热水可被用户直接利用。一级储水箱6和二级储水箱12之间通过热水输送交换管线9相连，热水输送交换管线9也是双通道管线，即一条通道用来将一级储水箱6内的高温水输 送给二级储水箱12，另一条通道用来将二级储水箱12内的低温水输送给一级储水箱6，这 样由二级储水箱6提供给用户的保证是高温热水，避免了用户在开始使用热水的时候需要 先放一段时间的凉水，从而减少了水资源的浪费。每个用户可以安装一个或者多个二级储水箱12，二级储水箱12可以安装在厨房 或卫生间等地方。由一级储水箱6延伸出来的热水输送交换管线9上设置有多个分水器3， 热水输送交换管线9首先经最近的一个分水器3将其内的热水进行分水，然后再经不同的 分水器3、热水输送交换管线9将热水输送给不同的二级储水箱12。在靠近二级储水箱12 的热水输送交换管线9上设置有第二强制换热装置52，该装置用于将二级储水箱12中的 低温水或凉水通过热水输送交换管线9输送给一级储水箱6，一般情况下，第二强制换热装 置52 —天只启动一次，第二强制换热装置52的启动与关闭可由人工操作完成。本实施例 中第二强制换热装置52为微型循环泵。在连接一级储水箱6和与其最近的分水器3的热水输送交换管线9上设置有上水 装置11，该装置用于将自来水通过热水输送交换管线9输送给一级储水箱6。本实施例中 上水装置11为一向截止三通。参考图6，为本实用新型所提供的一向截止三通的结构示意图。所述一向截止三通 包括变径接头25，通向变径接头25的一端为B端；设置在变径接头25内的橡胶环22，橡 胶环22与变径接头25内表面紧密连接成一体，两者可以一体铸造或用胶粘结；一端和变径 接头25相连的三通26，三通26的另两端分别为A端和C端；置于变径接头25内、在三通 26与变径接头25相连的一端和橡胶环22之间可自由移动的橡胶球23 ；其中，当橡胶球23 到达橡胶环22位置时，通向变径接头25的一方截止，即B端截止。变径接头25和三通26 通过热熔工艺焊接成一体，把橡胶球23密封在一个空腔内。本实施例中在三通26和变径 接头25相连的一端处设置有一个锥形支架24，该支架24卡在三通26的一个槽口内，该支 架24的锥形顶端朝向变径接头25 —方。无论从C或者A方向到B方向的流体，均会在压 力差的作用下被橡胶球23阻断；而从B方向至A或者C方向，流体均可通过。锥形支架24 的作用是保证橡胶球23不会被流体冲走。由于上水装置11设置在热水输送交换管线9上，故A端连接自来水10，B端连接 通向分水器3的热水输送交换管线9，C端连接通向一级储水箱6的热水输送交换管线9。 需要说明的是，本实用新型所提供的一级储水箱6为承压水箱。当用户使用二级储水箱12 中的水时，一级储水箱6通过热水输送交换管线9将其内的热水输送给二级储水箱12，此 时，由上水装置11给一级储水箱6上水，即上水装置11用以保证一级储水箱6中的水永远 是满的。具体上水过程如下在用户使用热水的时候，用户首先打开连接二级储水箱12的 终端水龙头，二级储水箱12内的水流出后，一级储水箱6及时补充，这样使得热水输送交换 管线9内的水压小于上水装置11中连接A端的自来水水压，由于压力差的原因，自来水10 会瞬间通过A端口流向B端和C端，由于在通向B端的变径接头25内设置有可自由移动的 橡胶球23，该橡胶球23在水流的推动下迅速到达橡胶环22，从而堵住了从A端到B端的通 路，使得自来水10只能从C端流向一级储水箱6，进而达到给一级储水箱6上水的目的。用 户在使用热水前，启动第二强制换热装置52，把二级储水箱12中的低温水通过热水输送交 换管线9输送给一级储水箱6，所述低温水流经上水装置11时，从B端进，C端出，这时候由于用户并没有打开终端的水龙头，热水输送交换管线9中的水压力与自来水相等，故自来 水不会在这个过程中进入热水输入交换管线9中。当用户需要使用二级储水箱12内热水的时候，只需打开混水阀14，混水阀14中的 水包括自来水10和由热水输出管13流出的热水，通过调整混水阀14，可实现自来水10和 热水的不同混合比例，从而在热水使用终端得到所需温度的热水。所述热水使用终端为水 龙头或喷头等。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种太阳能集热系统，其特征在于，包括集热模块，所述集热模块中的集热元件采用铝合金挤压工艺而成；通过热媒输送循环管线与所述集热模块相连的一级储水箱；设置在所述热媒输送循环管线上的第一强制换热装置，该装置用于将集热模块中的热量通过热媒输送循环管线输送给所述一级储水箱；通过热水输送交换管线与所述一级储水箱相连的二级储水箱；设置在所述热水输送交换管线上的第二强制换热装置，该装置用于将二级储水箱中的低温水通过热水输送交换管线输送给所述一级储水箱；设置在所述热水输送交换管线上的上水装置，该装置用于将自来水通过热水输送交换管线输送给所述一级储水箱。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集热模块中的集热元件为整体翼式 集热管，所述整体翼式集热管包括面板和设置于所述面板上的圆管；其中所述面板外侧设置有吸热涂层；所述圆管两侧分别设置有倾斜的钉槽，所述圆 管内壁设置有多个突起。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集热模块中的集热元件为至少两个， 所述集热元件顺次相连，相邻两个集热元件之间采用U型接头连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上水装置包括 变径接头；设置在所述变径接头内、且与所述变径接头内表面相连的橡胶环； 一端和变径接头相连的三通；置于变径接头内、在三通中与变径接头相连的一端和橡胶环之间可自由移动的橡胶球；其中，当所述橡胶球到达橡胶环位置时，通向变径接头的一方截止。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一级储水箱包括箱体、设置于所述箱 体内、且分别和箱体相连的热交换铜管及温度传感器；其中所述热交换铜管通过与之相连的箱体吸收由所述热媒输送循环管线输送的热 量，并对箱体内的水加热；所述温度传感器检测箱体内的水温，并根据所检测到的水温控制 所述第一强制换热装置的启动与停止。
6.根据权利要求1 5任一项所述的系统，其特征在于，所述第一强制换热装置为微型 循环泵。
7.根据权利要求1 5任一项所述的系统，其特征在于，所述第二强制换热装置为微型 循环泵。
8.根据权利要求1 5任一项所述的系统，其特征在于，所述一级储水箱为一个或多个。
9.根据权利要求1 5任一项所述的系统，其特征在于，所述二级储水箱为一个或多个。
专利摘要本实用新型实公开了一种太阳能集热系统，该系统包括集热模块，集热模块中的集热元件采用铝合金挤压工艺而成；通过热媒输送循环管线与集热模块相连的一级储水箱；设置在热媒输送循环管线上的第一强制换热装置，该装置用于将热量通过热媒输送循环管线输送给一级储水箱；通过热水输送交换管线与一级储水箱相连的二级储水箱；设置在热水输送交换管线上的第二强制换热装置，该装置用于将二级储水箱中的低温水通过热水输送交换管线输送给一级储水箱；设置在热水输送交换管线上的上水装置，该装置用于将自来水通过热水输送交换管线输送给一级储水箱。本实用新型提供的太阳能集热系统，不仅能够实现规模化应用，而且成本较低，还能够节约水资源。
文档编号F24J2/30GK201757517SQ201020223669
公开日2011年3月9日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者葛春洲 申请人:葛春洲