一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置制造方法
【專利摘要】一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置屬于太陽(yáng)能光熱利用領(lǐng)域。該裝置設(shè)置在房屋窗戶的下部位置；在雙層玻璃外殼內(nèi)設(shè)置由多束玻璃管串聯(lián)的內(nèi)玻璃管陣列，內(nèi)玻璃管陣列與雙層玻璃外殼之間的間隙為真空；內(nèi)玻璃管陣列的頂部通過(guò)彎頭連接噴霧出口管段，噴霧出口管段垂直于雙層玻璃外殼伸出10cm；內(nèi)玻璃管陣列的上下端分別通過(guò)管道與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的循環(huán)入口、循環(huán)出口連接，形成太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置。冬季及過(guò)渡季節(jié)冷水在重力作用下從儲(chǔ)熱罐流入集熱霧化器，吸收太陽(yáng)輻射被加熱，熱水從集熱霧化器上部流回儲(chǔ)能罐；夏天冷水在重力作用下從儲(chǔ)熱罐流入集熱霧化器，吸收太陽(yáng)輻射被加熱，達(dá)到100℃直接形成水蒸氣，從上部噴出形成蒸汽幕，改善室內(nèi)外微環(huán)境。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能光熱利用領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，能源需求出現(xiàn)了前所未有的高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。然而，大量常規(guī)化石能源的利用會(huì)產(chǎn)生大量溫室氣體的排放并污染環(huán)境。為了減少對(duì)常規(guī)能源的依賴，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，太陽(yáng)能等可再生能源的開發(fā)利用技術(shù)逐漸成為各國(guó)關(guān)注焦點(diǎn)。
[0003]目前，太陽(yáng)能熱利用技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，規(guī)模越來(lái)越大，成本越來(lái)越低。甚至太陽(yáng)能所提供的能源成本已達(dá)到與常規(guī)能源成本相接近的水平。同時(shí)近年來(lái)，太陽(yáng)能熱利用技術(shù)發(fā)展趨于成熟，適用范圍也得到極大的擴(kuò)展。而集熱器作為整個(gè)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的核心部件，其結(jié)構(gòu)和工作性能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有重要影響。由于全玻璃真空管集熱器可以直接對(duì)真空管內(nèi)的水進(jìn)行加熱，且具有吸熱效率最高，壽命長(zhǎng)，成本低，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)市面上80%的太陽(yáng)能集中熱水工程使用該產(chǎn)品?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能集熱器使用方式比較單一，僅利用太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行集熱不能充分發(fā)揮其使用價(jià)值。
[0004]然而以往的太陽(yáng)能集熱裝置大多置于屋頂，為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能裝置與建筑一體化，相繼出現(xiàn)陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能、雨棚式太陽(yáng)能，也有將太陽(yáng)能集熱與門窗相結(jié)合的，但以上這些形式相對(duì)于建筑本身，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)都是獨(dú)立的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能建筑一體化，使太陽(yáng)能集熱裝置完美的與建筑本身結(jié)合，并著重提出裝置的霧化作用，改善室內(nèi)外微環(huán)境，緩解霧霾天氣狀況，可以在冬季及過(guò)渡季節(jié)提供熱水負(fù)荷，而且可以在夏季向室外微環(huán)境噴出蒸汽，形成蒸汽幕。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]該裝置設(shè)置在房屋窗戶的下部位置，代替原有的下部玻璃；在雙層玻璃外殼內(nèi)設(shè)置由多束玻璃管串聯(lián)的內(nèi)玻璃管陣列，內(nèi)玻璃管陣列與雙層玻璃外殼之間的間隙為真空；內(nèi)玻璃管陣列的頂部通過(guò)彎頭連接噴霧出口管段，噴霧出口管段垂直于雙層玻璃外殼伸出10cm，并且噴霧出口管段的中間位置設(shè)有噴霧出口閥門；多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的上部設(shè)置出水口及循環(huán)入口，下部設(shè)置進(jìn)水口及循環(huán)出口 ；內(nèi)玻璃管陣列的上下端分別通過(guò)管道與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的循環(huán)入口、循環(huán)出口連接；多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的安裝高度高于內(nèi)玻璃管陣列。具體為:多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐中心高于內(nèi)玻璃管中心0.3-0.5m，以保證自然循環(huán)的順利進(jìn)行。
[0008]所述雙層玻璃外殼的底部鋪設(shè)吸氣劑層。所述吸氣劑為蒸散型吸氣劑(符合GB/T9505標(biāo)準(zhǔn))，以金屬鋇為主體材料。
[0009]所述內(nèi)玻璃管陣列的各玻璃管的底部與雙層玻璃外殼之間分別設(shè)置彈簧卡子。
[0010]所述多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐內(nèi)設(shè)置水位控制閥，多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的頂部設(shè)置排氣閥。
[0011]所述內(nèi)玻璃管陣列的玻璃管頂部通過(guò)彎頭連接噴霧出口管段，噴霧出口管段垂直于雙層玻璃外殼伸出10cm，噴霧出口管段中間位置設(shè)置噴霧出口閥門。
[0012]所述的內(nèi)玻璃管與彎頭，彎頭與噴霧出口管段采用軟管進(jìn)行連接，同時(shí)彎頭穿過(guò)外層玻璃處產(chǎn)生的縫隙處用密封膠密封嚴(yán)實(shí)。
[0013]所述多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐的出水口上設(shè)置出水龍頭，進(jìn)水口上設(shè)置為單向閥的第四閥門。
[0014]所述內(nèi)玻璃管陣列下部入口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐循環(huán)出口之間的管道上順次設(shè)置第二閥門和第三閥門；內(nèi)玻璃管陣列上部出口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐循環(huán)入口之間的管道上設(shè)置第一閥門；在內(nèi)玻璃管陣列下部入口于第二閥門之間設(shè)置排水閥。
[0015]所述第一閥門和第三閥門為單向閥，第二閥門為流量調(diào)節(jié)閥。
[0016]所述管道為不銹鋼管道，外部包裹保溫材料。
[0017]所述內(nèi)玻璃管陣列的單根玻璃管的截面為圓形，且內(nèi)玻璃管陣列靠近雙層玻璃外殼的外側(cè)玻璃。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019](I)本實(shí)用新型是將太陽(yáng)能熱水器與建筑雙層玻璃巧妙的融為一體，并且根據(jù)不同季節(jié)的需求，進(jìn)行集熱霧化多功能使用，提高產(chǎn)品的使用價(jià)值。
[0020](2)本實(shí)用新型在冬季及過(guò)渡季節(jié)，蓄熱罐內(nèi)部的平均溫度可以達(dá)到60_74°C，可以滿足熱水負(fù)荷的需求。
[0021](3)利用集熱霧化器進(jìn)行噴霧，在窗戶外部微環(huán)境形成蒸汽幕，根據(jù)模擬計(jì)算I小時(shí)可以產(chǎn)生Ikg的蒸汽量。I天時(shí)間中在溫度達(dá)到水蒸發(fā)溫度的時(shí)間段內(nèi)共產(chǎn)生蒸汽5kg左右(即大約消耗8瓶礦泉水的水量)。該蒸汽量可以增大室外空氣濕度，另外這種蒸汽幕不僅可以在室內(nèi)外進(jìn)行自然通風(fēng)時(shí)阻擋部分微塵顆粒，同時(shí)水吸收的熱量減少了進(jìn)入室內(nèi)的輻射熱，在夏季降低室內(nèi)溫度。而且可以增大室外空氣濕度，同時(shí)蒸汽幕中的霧滴可以吸附大小相近的粉塵顆粒，使之凝聚成為較大和較重的粉體，通過(guò)自身重力下降，改善室外環(huán)境。
[0022](4)更好的將太陽(yáng)能利用與建筑融為一體，提高了建筑本身的功能性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器主視圖；
[0024]圖2為太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器左視圖；
[0025]圖3為太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器A-A截面圖；
[0026]圖4為太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置簡(jiǎn)圖；
[0027]圖5為儲(chǔ)熱罐頂部溫度隨集熱面積變化曲線圖。
[0028]圖中標(biāo)號(hào):
[0029]1-雙層玻璃外殼、2-內(nèi)玻璃管陣列、3-彈簧卡子、4-吸氣劑層、5-噴霧出口閥門、6-噴霧出口管段、7-彎頭、8-多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐、9-第一閥門、10-第二閥門、11-第三閥門、12-第四閥門、13-排水閥、14-排氣閥、15-水位控制閥、16-出水龍頭、17-管道。

【具體實(shí)施方式】
[0030]本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]如圖1、圖2、圖3所示，在雙層玻璃外殼I內(nèi)設(shè)置由多束玻璃管串聯(lián)的內(nèi)玻璃管陣列2，內(nèi)玻璃管陣列2與雙層玻璃外殼I之間的間隙為真空，減少由于空氣對(duì)流和傳導(dǎo)引起的熱損失；內(nèi)玻璃管陣列2的單根玻璃管的截面為圓形，且內(nèi)玻璃管陣列2靠近雙層玻璃外殼I的外側(cè)玻璃，以提高吸熱量。并且模擬結(jié)果表明隨著集熱面積的增加，產(chǎn)熱量增加(如圖4所示)。多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8的上部設(shè)置出水口及循環(huán)入口，下部設(shè)置進(jìn)水口及循環(huán)出口 ；內(nèi)玻璃管陣列2的上下端分別通過(guò)管道17與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8的循環(huán)入口、循環(huán)出口連接。內(nèi)玻璃管陣列2的頂部通過(guò)彎頭7連接噴霧出口管段6，噴霧出口管段垂直于外層玻璃伸出10cm，并在噴霧出口管段中心位置分別設(shè)置噴霧出口閥門5。
[0032]雙層玻璃外殼I的底部鋪設(shè)吸氣劑層4，用來(lái)吸收內(nèi)玻璃管陣列2受熱后管壁上釋放的微量氣體，保持雙層玻璃外殼I內(nèi)高真空度。內(nèi)玻璃管陣列2的各玻璃管的底部與雙層玻璃外殼I之間分別設(shè)置彈簧卡子3，用來(lái)緩沖工作時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
[0033]多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8內(nèi)設(shè)置水位控制閥15，多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8的頂部設(shè)置排氣閥14。多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8的出水口上設(shè)置出水龍頭16，進(jìn)水口上設(shè)置第四閥門12。內(nèi)玻璃管陣列2下部入口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8循環(huán)出口之間的管道上順次設(shè)置第二閥門10和第三閥門11 ;內(nèi)玻璃管陣列2上部出口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8循環(huán)入口之間的管道上設(shè)置第一閥門9 ;在內(nèi)玻璃管陣列2下部入口于第二閥門10之間設(shè)置排水閥13。其中，第一閥門9、第三閥門11和第四閥門12為單向閥，第二閥門10為流量調(diào)節(jié)閥。水位控制閥15用來(lái)判斷多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐中的水位高低，排氣閥14用來(lái)排出管道17內(nèi)的不凝氣體，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，排水閥13用來(lái)排出系統(tǒng)內(nèi)殘留的少量水分，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清理。
[0034]管道17為不銹鋼管道，外部包裹保溫材料，減少熱損失，但管道材料不限于不銹鋼材料。
[0035]太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器處于下部窗戶位置，代替原有的下部雙層玻璃，在保證正常室內(nèi)采光的同時(shí)，更好的與建筑融為一體。同時(shí)可以在夏季阻擋部分進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射，降低室內(nèi)溫度。
[0036]該太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置在不同季節(jié)的具體使用方式如下:
[0037](I)在冬季及過(guò)渡季節(jié)，首先關(guān)閉排氣閥14、排水閥13、第一閥門9、第二閥門10、第三閥門11、噴霧出口閥門5。打開第四閥門12，通過(guò)觀察水位控制，向多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8里加入一定量的冷水。然后關(guān)閉第四閥門12，打開第一閥門9、第二閥門10、第三閥門11。根據(jù)人均日用水量50L/(人.d)計(jì)算，多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8里的冷水在重力作用下以20kg/hr的流量進(jìn)入內(nèi)玻璃管，流入集熱霧化器的內(nèi)玻璃管陣列2中，吸收太陽(yáng)輻射熱溫度升高，密度減小的熱水在重力作用下從上部管道流入多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8，儲(chǔ)存熱水，如此循環(huán)。
[0038](2)在夏季，首先關(guān)閉排氣閥14、排水閥13、第一閥門9、第二閥門10、第三閥門11、上部閥門7。打開第四閥門12，通過(guò)觀察水位控制，向多季節(jié)儲(chǔ)熱罐8里加入冷水。然后關(guān)閉第四閥門12及第一閥門9，打開第二閥門10、第三閥門11，并減小第二閥門10的開度。多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8里的冷水在重力作用下以lkg/hr的流量流入集熱霧化器的內(nèi)玻璃管陣列2中，吸收太陽(yáng)輻射熱溫度升高，在某些時(shí)間段少量的冷水可以被加熱到100°C，轉(zhuǎn)化成一定量的水蒸氣，打開噴霧出口閥門5，水蒸氣從玻璃管上部噴出，形成蒸汽幕。這種在窗戶外部微環(huán)境形成的蒸汽幕，首先能夠增大室外空氣濕度，另外不僅可以在室內(nèi)外進(jìn)行自然通風(fēng)時(shí)阻擋部分微塵顆粒，同時(shí)水吸收的熱量減少了夏天進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱輻射，降低室內(nèi)溫度。還可以增大室外空氣濕度，而且蒸汽遇到室外較冷空氣形成的霧滴可以吸附大小相近的粉塵顆粒，使之凝聚成為較大和較重的粉體，通過(guò)自身重力下降，改善室外環(huán)境。
[0039]太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器的尺寸和房間落地窗戶的下部窗戶尺寸相一致，本實(shí)施例選用長(zhǎng)為0.8m、寬0.6m、厚0.02m的雙層玻璃外殼，則集熱霧化器的尺寸和雙層玻璃尺寸相一致。但不局限于本發(fā)明中的尺寸，可根據(jù)不同用戶住宅窗戶的面積及用戶對(duì)熱負(fù)荷的需求進(jìn)行定制。
[0040]內(nèi)玻璃管陣列2的玻璃管外表面涂有太陽(yáng)選擇性吸收涂層，構(gòu)成吸熱體。單根玻璃管長(zhǎng)可為0.55m，內(nèi)玻璃管直徑為0.015m，內(nèi)玻璃管的個(gè)數(shù)為15根。但不局限于該尺寸和根數(shù)，可根據(jù)不同用戶對(duì)熱負(fù)荷的需求以及雙層玻璃外殼I的大小進(jìn)行綜合定制。
[0041 ] 多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8容積不定，根據(jù)日用水量為50L/ (人.(!)，設(shè)定用水人數(shù)為3人，同時(shí)留有一定余量，確定多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐8的體積為0.16m3。可以根據(jù)不同用戶對(duì)熱負(fù)荷的需求進(jìn)行容積的變化。同時(shí)儲(chǔ)熱罐的放置位置要高于太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化器(即儲(chǔ)熱罐的中心位置高于內(nèi)玻璃管中心位置0.3-0.5m距離)，確保該裝置內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)處于自然循環(huán)條件。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，設(shè)置在房屋窗戶的下部位置，代替原有的下部玻璃，其特征在于:在雙層玻璃外殼(I)內(nèi)設(shè)置由多束玻璃管串聯(lián)的內(nèi)玻璃管陣列(2)，內(nèi)玻璃管陣列⑵與雙層玻璃外殼⑴之間的間隙為真空；內(nèi)玻璃管陣列⑵的玻璃管頂部分別利用彎頭(7)連接噴霧出口管段(6)，噴霧出口管段(6)垂直于雙層玻璃外殼(I)伸出1cm ;多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)的上部設(shè)置出水口及循環(huán)入口，下部設(shè)置進(jìn)水口及循環(huán)出口 ；內(nèi)玻璃管陣列⑵的上下端分別通過(guò)管道(17)與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐⑶的循環(huán)入口、循環(huán)出口連接；多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)的安裝高度高于內(nèi)玻璃管陣列(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述雙層玻璃外殼(I)的底部鋪設(shè)吸氣劑層(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述內(nèi)玻璃管陣列(2)的各玻璃管的底部與雙層玻璃外殼(I)之間分別設(shè)置彈簧卡子(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)內(nèi)設(shè)置水位控制閥(15)，多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)的頂部設(shè)置排氣閥(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)的出水口上設(shè)置出水龍頭(16)，進(jìn)水口上設(shè)置為單向閥的第四閥門(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述內(nèi)玻璃管陣列(2)下部入口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)循環(huán)出口之間的管道上順次設(shè)置第二閥門(10)和第三閥門(11);內(nèi)玻璃管陣列⑵上部出口與多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐⑶循環(huán)入口之間的管道上設(shè)置第一閥門(9);在內(nèi)玻璃管陣列(2)下部入口于第二閥門(10)之間設(shè)置排水閥(13);在噴霧出口管段(6)中部位置設(shè)置噴霧出口閥門(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述第一閥門(9)和第三閥門(11)為單向閥，第二閥門(10)為流量調(diào)節(jié)閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述管道(17)為不銹鋼管道，外部包裹保溫材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述內(nèi)玻璃管陣列(2)的單根玻璃管的截面為圓形，且內(nèi)玻璃管陣列(2)靠近雙層玻璃外殼(I)的外側(cè)玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能建筑一體化窗式集熱霧化裝置，其特征在于，所述多季節(jié)用儲(chǔ)熱罐(8)的中心高于內(nèi)玻璃管陣列(2)的中心0.3-0.5m。
【文檔編號(hào)】F24J2/05GK204214083SQ201420694341
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】項(xiàng)宇彤, 周國(guó)兵, 李韻 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)