CN203071112U - 光伏建筑一体化用的换热器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏建筑一体化用的换热器装置，它包括若干根均匀排列的热管，所述热管由管壳、置于管壳内的吸液芯、以及用于密封管壳的端盖组成，且热管内部为负压真空状态，在吸液芯内设有工作液体，其特征是所述热管呈半圆形，且热管的管壳采用不锈钢制成；在热管其中一端的平面部分上分布有若干块设有光电转换层的太阳能电池板，在太阳能电池板的下方设有用于包裹热管的保温层，安装有太阳能电池板和保温层的这段热管即形成热管的蒸发段。本实用新型得到的光伏建筑一体化用的换热器装置具有如下优点：通过采用成半圆形的热管，增大了热管的换热面积，使传热更为均匀，换热效果更佳，同时，采用不锈钢管制作热管，减小了制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能能源利用装置，特别是光伏建筑一体化用的换热器装置。
背景技术
太阳能光电、光热利用是可再生能源领域推广应用最广泛的技术之一，其中光伏建筑一体化更是提出了一个21世纪“建筑物产生能源”的新概念。但是在建筑节能领域中，由于建筑屋顶面积和外墙面积的限制，难以同时进行太阳能光电、光热利用。同时，太阳能光电系统在运行过程中，太阳能电池板温度随接收太阳辐射的增强而增大，相应电功率输出会减少，光电转换效率会降低。为保证太阳能光电池的转换效率，可在光电池基板背部设置水或空气冷却装置对太阳能电池板进行冷却，并由此得到重要的副产品—热水或空气，这种带冷却装置的太阳能光电系统即为太阳能光电/热综合利用装置（即PV/T）。自1978年Kern和Russell首次提出使用水或空气作为载热介质的PV/T系统的主要概念后，世界各国学者和研究员先后对太阳能PV/T系统进行了理论和实验分析，并设计了多种不同的PV/T系统换热器，取得了较好的效果。
但此前设计的换热器多为板式或管壳式，且均为圆管形式，由于与太阳能太阳能电池板的接触为线接触，形成的接触面积较小，换热面积也较小，换热效果差。由于换热量较少，决定了其换热温升也较小，换热面积较为固定，换热效率较低，同时采用的多为贵重金属，造价高，安装方式不适用于太阳能建筑一体化等问题。基于此，本发明设计了采用半圆形热管作为热量回收组件的太阳光电/热利用装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种换热效果好、造价低的光伏建筑一体化用的换热器装置。
为了实现上述目的，本实用新型所设计的光伏建筑一体化用的换热器装置，它包括若干根均匀排列的热管，所述热管由管壳、置于管壳内的吸液芯、以及用于密封管壳的端盖组成，且热管内部为负压真空状态，在吸液芯内设有工作液体，其特征是所述热管呈半圆形，且热管的管壳采用不锈钢制成；在热管其中一端的平面部分上分布有若干块设有光电转换层的太阳能电池板，在太阳能电池板的下方设有用于包裹热管的保温层，安装有太阳能电池板和保温层的这段热管即形成热管的蒸发段；在热管的另一端设有密封该段热管的外壳，在外壳上设有进水口和出水口，在外壳内设有若干块隔板，所述隔板在外壳内形成一条相连通的流水通道，流水通道的两端分别与进水口和出水口连通。
为了阻挡外部粉尘以及雨水侵入太阳能电池板，在保温层的上方设有用于遮盖电池的玻璃盖板。
为了增强导热性能，蒸发段的热管的平面部分通过导热硅胶片与太阳能电池板的背部相连接。
进一步的，所述保温层采用聚氨酯作为保温材料。
与现有技术相比，本实用新型得到的光伏建筑一体化用的换热器装置具有如下优点：
1、采用半圆管式不锈钢管换热器的强制对流换热方式，使热管的吸液芯中的水流道与太阳能电池板的接触面增大，同时，热管的横向部分（连接两半圆管)起到了肋片的作用，进一步增大了换热面积，使传热更为均匀，完全弥补了导热性能较铜铝管材差的不足。
2、由于热管采用较为便宜的不锈钢管，而非铜或铝制，同时，换热介质采用蒸馏水，具有较强的经济性。
3、结构简单，整体部件较少，安装角度灵活，可倾斜或垂直放置，利于太阳能建筑一体化利用。
附图说明
图1是实施例中光伏建筑一体化用的换热器装置的整体结构示意图；
图2是图1中A-A的剖面示意图；
图3是图1中B-B的剖面示意图。
图中：热管1、太阳能电池板2、光电转换层3、保温层4、玻璃盖板5、隔板6、流水通道7、进水口8、出水口9、导热硅胶片10、外壳11。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例：
本实施例提供的光伏建筑一体化用的换热器装置，如图1所示，它包括八根横向排列的热管1，所述热管1由管壳、置于管壳内的吸液芯以及用于密封管壳的端盖组成，在吸液芯内设有蒸馏水，所述热管1呈半圆形，且热管1的管壳采用不锈钢制成；在蒸发段的热管1的平面部分上均匀分布有三十六块太阳能电池板2，如图3所示，所述蒸发段的热管1的平面部分通过导热硅胶片10与太阳能电池板2的背部相连接，每块太阳能电池板2置于两根相邻的热管1上，在每块太阳能电池板2的上方均带有光电转换层3（太阳能电池板2及热管1的尺寸均可依据不同的要求进行改变），在太阳能电池板2的下方设有用于包裹热管1蒸发段的保温层4，所述保温层4采用聚氨酯作为保温材料，该段安装有太阳能电池板2和保温层4的热管1即形成热管1的蒸发段；在保温层4的上方设有用于遮盖太阳能电池板2的玻璃盖板5；如图1、图2所示，在热管1外设有密封该段热管1的外壳11，在外壳11的一端设有进水口8，另一端设有出水口9，在外壳11的上端面和下端面均设有若干块隔板6，所述隔板6在外壳11内形成一条相互连通的流水通道7，流水通道7的两端分别与进水口8和出水口9连通；设置有流水通道7的该段即形成热管1的冷凝段，在蒸发段与冷凝段之间设有绝热段。
在本实施例中，所述热管1为重力热管或渗透热管，换热效果好。
下面就本实施例的具体工作过程做如下描述：
在本实施例中，热管1由管壳、吸液芯和端盖组成，在制作热管1时，将管内抽成1.3×（10负1－－－10负4)Pa的负压后充以适量的蒸馏水，使紧贴管内壁的吸液芯的毛细多孔材料中充满蒸馏水后加以密封。其中，热管1的一端为蒸发段（加热段)，另一端为冷凝段（冷却段），在蒸发段与冷凝段之间为绝热段。
本实施例中光伏建筑一体化用的换热器装置的具体安装过程如下：首先，根据太阳能电池板2的尺寸和换热量，选择适量的热管1数量，并按一定的距离将热管用薄金属板沿长度方向进行连接，然后进行安装。安装时，先将太阳能电池板2上方涂上光电转换层3，然后将太阳能电池板2通过导热硅胶片10与热管1的平面部分粘连，粘连后，将玻璃盖板5盖在太阳能电池板2上方，然后对热管1背部的圆弧形部位及两热管间的部位铺设保温层。冷凝段的热管1四周安装外壳11，在外壳11内的上端面和下端面事先安装好隔板6，并在外壳11的一端设置进水口8，另一端设置出水口9。最后沿四周安装固定支架。
将安装好后的光伏建筑一体化用的换热器装置安装在向阳的墙体或是屋顶上，太阳光通过玻璃盖板5后，照射到光电转换层3上，光电转换层3吸收部分太阳辐射能量后进行光电转换，置于太阳能电池板2下方的热管1的蒸发段在吸收经光电转换层3转换后的太阳辐射热量后，管内的蒸馏水吸热升温，当管内温度达到对应真空度下的沸点温度（45℃~60℃）时，蒸馏水蒸发变为气体上升至热管1中的冷凝段。同时，将外置水源接入到外壳11的进水口8，此时，外接冷水依次沿隔板6形成的流水通道7通过热管1的冷凝段，吸收热量后经出水口9排出，得到热水。热管1的冷凝段在经过外部冷水的冷却后，热管1冷凝段内的蒸汽冷却，经重力自流回蒸发段，完成一次工作过程。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种光伏建筑一体化用的换热器装置，它包括若干根均匀排列的热管（1），所述热管（1）由管壳、置于管壳内的吸液芯、以及用于密封管壳的端盖组成，且热管（1）内部为负压真空状态，在吸液芯内设有工作液体，其特征是所述热管（1）呈半圆形，且热管（1）的管壳采用不锈钢制成；在热管（1）其中一端的平面部分上分布有若干块设有光电转换层（3）的太阳能电池板（2），在太阳能电池板（2）的下方设有用于包裹热管（1）的保温层（4）；在热管（1）的另一端设有密封该段热管（1）的外壳（11），在外壳（11）上设有进水口（8）和出水口（9），在外壳（11）内设有若干块隔板（6），所述隔板（6）在外壳（11）内形成一条相连通的流水通道（7），流水通道（7）的两端分别与进水口（8）和出水口（9）连通。
2.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化用的换热器装置，其特征是在保温层（4）的上方设有用于遮盖太阳能电池板（2）的玻璃盖板（5）。
3.根据权利要求2所述的光伏建筑一体化用的换热器装置，其特征是蒸发段的热管（1）的平面部分通过导热硅胶片（10）与太阳能电池板（2）的背部相连接。
4.根据权利要求1或2所述的光伏建筑一体化用的换热器装置，其特征是所述保温层（4）采用聚氨酯作为保温材料。
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