一种太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器

1.本实用新型涉及太阳能热泵领域，具体设计一种太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器。


背景技术：

2.随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，我国的能源消耗正在高速增长，太阳能利用技术在节能减排领域发展迅速。在供暖领域，热泵技术被认为是节约能源最有前途的方式之一。太阳能热泵系统将热泵技术和太阳能热利用技术有机结合，在工作过程中既可以从周围环境中吸收热量，又能够从太阳辐射中吸收热量。然而，传统太阳能热泵系统存在稳定性差，易受季节、气候和昼夜温差等环境因素影响的缺点。在较为寒冷的夜晚或阴雨天，由于太阳辐射强度非常弱，太阳能集热蒸发器的集热效率就会大为降低，导致系统无法满足正常的供热需求。虽然可以通过电辅助加热系统来提升其稳定性，但需要消耗电能，经济效益较差。因此提出结合更加清洁节能的空气能来弥补其不稳定性。
3.现有的太阳能热泵系统中，收集太阳能的装置和蒸发器或为两个部件，或合为一体，称为集热蒸发器，即制冷剂直接在集热器中吸热蒸发。后者减少了二次换热，具有更高的换热效率。目前，传统太阳能热泵系统中的集热蒸发器结构多为翅片式或平板式，前者可以很好吸收空气能但对于太阳能的吸收效率低，后者可以很好的吸收太阳能但是对于空气能的吸收较为有限。目前，传统的集热蒸发器肋化系数较低，与空气的换热效果较差；一些蒸发器带有玻璃罩，很大的减弱了与空气的对流换热；一些集热蒸发器结构形式不够优化，面积过大容易导致不易安装、维修等，面积过小又使能够吸收利用的太阳能较少。因此，本领域的技术人员致力于开发一种高效率的太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器，实现太阳能与空气能的高效吸收。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术，为了高效、充分地利用太阳能与空气能，本实用新型提出一种太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器。为增强与空气的换热效果，该装置采用环形肋片式翅片管。翅片管的表面采用电镀黑铬太阳能吸收涂层，并在后方增设太阳能反射镜，反射镜的形式为抛物面或平面，用来增强照射到翅片管上的太阳辐射强度。反射镜片与翅片管分散布置，可达到较高的自然对流换热效率。该集热蒸发器在白天吸收太阳能的同时也能够吸收空气能，在晚上或阴雨天能从空气中取热，来满足用户的供热需求。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器，包括支撑结构、换热管、供液干管、回气干管和支架，所述换热管包括多条平行布置的直管和设置在直管两端的连接弯头，每条直管上设有若干片翅片，所述换热管所在的平面与安装平面之间的夹角为蒸发器倾角；所述直管的下方且沿所述直管的走向布置有反射镜片；所述反射镜片是抛物面反射镜片或平面反射镜片。
6.进一步讲，本实用新型所述的热泵用集热蒸发器，其中：
7.所述换热管采用纵向布置；所述抛物面反射镜片的数量与直管数量相同，每个抛物面反射镜片位于每条直管的正下方，所述抛物面反射镜片的凹面朝向直管。
8.所述换热管采用横向布置；所述平面反射镜片的数量是直管数量的一半，每个平面反射镜片位于每两条直管的下方、所述平面反射镜片与所述换热管所在的平面之间成一定的角度，所述平面反射镜片与安装平面之间的夹角小于蒸发器倾角。
9.所述抛物面反射镜片或所述平面反射镜片的材质为不锈钢。
10.所述支撑结构由角钢制成。
11.所述换热管、供液干管和回气干管的材质为无氧铜或合金铝。
12.所述换热管内部设置有制冷剂工质，所述换热管和翅片表面均都电镀有黑铬太阳能选择性吸收涂层。
13.所述翅片为环形翅片。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.(1)本实用新型中集热蒸发器平面倾斜放置，倾斜角为冬季平均正午太阳高度角的余角，蒸发换热管和肋片表面采用电镀黑铬太阳能吸收涂层，并增设抛物面/平面太阳能反射镜，可有效增加太阳能吸收效率。
16.(2)本实用新型采用单个独立肋片管并联排列而成的结构，可灵活根据负荷需求，采用相应数目的肋片管，具有广泛的适用性。
17.(3)该集热蒸发器可同时吸收太阳能和空气中的热量，克服了传统集热器具有时段性的缺点，且反射镜片与肋片管间距合理且分散布置，可达到较高的自然对流换热效率。
附图说明
18.图1-1是太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器实施例1的结构示意图；
19.图1-2是图1-1中所示a-a向剖视图；
20.图1-3是图1-2中所示b的局部放大图；
21.图1-4是图1-1所示热泵用集热蒸发器的侧视图；
22.图2-1是太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器实施例2的结构示意图；
23.图2-2是图2-1中所示c-c向剖视图；
24.图2-3是图2-2中所示d的局部放大图；
25.图2-4是图2-1所示热泵用集热蒸发器的侧视图。
26.图中：1-支撑结构，2-换热管，3-供液干管，4-回气干管，5-抛物面反射镜片，6-翅片，7-支架，8-平面反射镜片。
具体实施方式
27.下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
28.如图1-1和图1-2所示，本实用新型提出的一种太阳能与空气源复合热源的热泵用集热蒸发器，包括支撑结构1、换热管2、供液干管3、回气干管4和支架7，所述换热管2包括多条平行布置的直管和设置在直管两端的连接弯头，每条直管上设有若干片翅片6，所述换热管2所在的平面与安装平面之间的夹角为蒸发器倾角，如图1-4和图2-4所示，所述换热管2
所在的平面与水平面所成角度为当地太阳高度角。所述直管的下方且沿所述直管的走向布置有反射镜片；所述反射镜片是抛物面反射镜片5或平面反射镜片8。
29.实施例1
30.如图1-1、图1-2、图1-3和图1-4所示，所述反射镜片是抛物面反射镜片5，所述换热管2采用纵向布置，因为对于抛物面反射镜片5，如果横向布置换热管2(直管)会出现抛物面反射镜片5端部损失。如图1-1和图1-4所示，带有翅片6的直管和直管两端的连接弯头构成了换热管2，所述换热管2贯穿于并列布置的若干环形翅片形成环形肋片式翅片管，该换热管2的表面采用电镀黑铬太阳能选择性吸收涂层，内部设置有流动并用于蒸发换热的制冷剂工质。供液管和回气管均分为左右两路，在供液干管3和回气干管4后均设置y型分流器使两路分液均匀。所述抛物面反射镜片5的数量与直管数量相同，每个抛物面反射镜片5位于每条直管的正下方，所述抛物面反射镜片5的凹面朝向直管。如图1-2和图1-3所示，每根翅片管后设置一个固定在支撑结构1角钢上的抛物面反射镜片5，用来增强照射到翅片管上的太阳辐射强度。
31.实施例2
32.如图2-1、图2-2、图2-3和图2-4所示，所述反射镜片是平面反射镜片8，所述换热管2采用横向布置的铜管，因为对于平面反射镜片8，由于太阳高度角一天内是变化的，纵向布置换热管2(直管)会导致一天中只有很少的时间才能使反射光线准确照射到换热管2上。铜管内设有流动并用于蒸发吸热的制冷剂；如图2-1和2-4所示，铜管下方为平面反射镜片8，上下两侧为支撑结构1角钢，上侧角钢连接有支架7；铜管分为上下两路，铜管下进上出；在供液干管3和回气干管4后均设置y型分流器使两路分液均匀。如图2-2和图2-3所示，所述平面反射镜片8的数量是直管数量的一半，每个平面反射镜片8位于每两条直管的下方、所述平面反射镜片8固定在支撑结构1角钢上用来增强照射到翅片管上的太阳辐射强度，如图2-4所示，所述平面反射镜片8与所述换热管2所在的平面之间成一定的角度，所述平面反射镜片8与安装平面之间的夹角小于蒸发器倾角。
33.本实用新型所述的热泵用集热蒸发器中，所述抛物面反射镜片5或所述平面反射镜片8均采用不锈钢镜片，可汇聚太阳光线，以增加换热管接受的太阳辐射。所述支撑结构1由角钢制成。所述换热管2、供液干管3和回气干管4的材质为无氧铜或合金铝。所述换热管2内部设置有制冷剂工质，所述换热管2和翅片6表面均都电镀有黑铬太阳能选择性吸收涂层。所述翅片6为环形翅片，其与空气进行自然对流。
34.尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。