專利名稱：制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種加熱領域中加熱或制冷的聯(lián)合系統(tǒng)中的太陽能冷管，特別是涉及一種可在一根管子內(nèi)同時實現(xiàn)制冷與供熱循環(huán)的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管。
太陽能制冷與供熱是新能源利用的一個重要領域，其研究和應用工作愈來愈受到世人的重視。太陽能真空集熱管熱水器的廣泛應用以及太陽能吸收式和吸附式制冷的研究進展促進了太陽能的熱利用水平。太陽能驅(qū)動的固體吸附式制冷具有結構與控制簡單、運行費用低、無噪音、無環(huán)境污染等一系列優(yōu)點。從目前的研究來看，太陽能固體吸附制冷需要解決吸附/集熱器白天的高效集熱和夜間的有效散熱之間的矛盾問題，以及對于以甲醇和水等低蒸汽壓吸附質(zhì)作為制冷劑的負壓系統(tǒng)，如何長期維持系統(tǒng)的真空度等。實用新型專利號ZL 00 216930.4，實用新型名稱真空隔熱的直接吸熱式太陽能冷管，提出了一種吸附/集熱器可以直接吸收太陽能并有效地保溫隔熱的玻璃冷管式的太陽能制冷系統(tǒng)，同時避免了系統(tǒng)的真空泄漏。但該實用新型只能用于太陽能制冷，且吸附/集熱器不能夠有效散熱，制冷效率較低，不能對外界供熱。
本實用新型的目的在于提供一種制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管。使其對環(huán)境無污染，可同時實現(xiàn)制冷與供熱的高效太陽能冷管。該冷管的吸附/集熱器白天吸收太陽能，夜間進行吸附制冷，同時制冷劑蒸汽的冷凝熱以及夜間吸附/集熱器降溫的顯熱和吸附熱也能得到利用，使太陽能制冷和供熱集中在一根管子上完成，其效率高，成本低，裝配與維修方便。
本實用新型的目的是由以下技術方案實現(xiàn)的。
依據(jù)本實用新型提出的一種制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其包括吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器，其中吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器制成為一體，吸附/集熱器為多層結構，在吸附/集熱器的兩層之間設有真空隔熱夾層，在吸附/集熱器的內(nèi)層外表面涂有選擇性涂層，在吸附/集熱器內(nèi)裝填有吸附劑，在吸附劑中埋設有熱量導出管；冷凝/蒸發(fā)器，其為多層結構，外管與內(nèi)管封接為一整體，外管與內(nèi)管之間抽成真空，并充裝制冷劑液體，冷凝/蒸發(fā)器的內(nèi)腔與吸附/集熱器的內(nèi)腔相通。
本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn)。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述熱量導出管形狀采用 型、Ω型、或｜型；材料采用銅、可伐、不銹鋼、鋁合金、玻璃材料；熱量導出管的數(shù)量采用一根或數(shù)根。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述熱量導出管為小玻璃管，一端為進水口，一端為出水口，在冷卻吸附階段其內(nèi)的水與外部聯(lián)通。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述冷凝/蒸發(fā)器中的內(nèi)管為倒U型、M形、波紋型等大表面積形狀。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述冷凝/蒸發(fā)器的上端外壁與吸附/集熱器的下端封接為一整體。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述吸附/集熱器的外部形狀為圓管形或橢圓管形或雙層同軸玻璃管。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述吸附/集熱器內(nèi)裝填吸附劑，吸附劑為顆?；驇Э椎赖膲K狀形，可采用高導熱材料將其隔成多層結構。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述吸附/集熱器還可以采用玻璃外管與銅次外管之間通過密封圈與真空密封膠密封的結構。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述吸附/集熱器外部的次外管采用金屬或非金屬材料制成。
前述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其中所述吸附/集熱器外部的集熱內(nèi)管可采用銅、可伐、不銹鋼、鋁合金等金屬材料；吸附/集熱器外部的集熱內(nèi)管可采用納鈣玻璃、石英玻璃、等非金屬材料。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和積極效果。由以上技術方案可知，本實用新型由于采用雙層玻璃管結構，吸附/集熱器白天高效吸收太陽能，同時夜間通過換熱流體與吸附/集熱器進行熱交換，使吸附/集熱器降溫快，解決了吸附/集熱器的白天集熱與夜間散熱的矛盾問題。另一方面，系統(tǒng)的供熱量包括制冷劑的凝結熱、吸附/集熱器降溫的顯熱和吸附熱等，因此可以實現(xiàn)熱泵型供熱。
利用清潔的太陽能制冷和供熱，整個過程無污染，與建筑配套使用進行制冷空調(diào)，潛在市場很大，并可局部替代真空集熱管等太陽能熱水器，具有良好的經(jīng)濟效益，有效地利用可再生能源，對環(huán)保起到積極的促進作用，可以節(jié)省大量的能源。
綜上所述，本實用新型制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其在新能源利用領域中，不論在結構上或功能上皆有較大的改進，且在技術上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，而確實具有增進的功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
本實用新型的具體結構由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖2是
圖1中A-A剖面的放大示意圖。
圖3是本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖4是圖3中B-B剖面的放大示意圖。
圖5是本實用新型實施例三的結構示意圖。
圖6是圖5中C-C剖面的放大示意圖。
圖7是圖5中D-D剖面的放大示意圖。
以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其具體結構、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱
圖1、圖2所示，為本實用新型實施例一的結構示意圖。其包括吸附/集熱器1、冷凝/蒸發(fā)器2兩部分。
吸附/集熱器1，其外部為雙層結構，形狀為圓管形或橢圓管形，采用雙層同軸高硼硅玻璃管。外管11和次外管12之間為真空隔熱夾層13，次外管12的外表面涂有選擇性涂層14。吸附/集熱器1內(nèi)裝填吸附劑15，吸附劑15可以為顆?；驇Э椎赖膲K狀吸附劑。吸附劑15的中部埋設有熱量導出管，其為一根小玻璃管16，一端為進水口161，另一端為出水口162，在冷卻吸附階段其內(nèi)的水與外部聯(lián)通，對吸附/集熱器進行降溫同時對外供熱。
冷凝/蒸發(fā)器2，其為雙層結構，內(nèi)管21為“倒U”型，外管23與內(nèi)管21封接為一整體，外管23與內(nèi)管21之間抽成真空，并充裝制冷劑液體22，冷凝/蒸發(fā)器2的上端外壁與吸附/集熱器1的下端封接為一整體，進水口161，出水口162穿過外管23與外界相通，外管23與內(nèi)管21的空間與吸附劑15相通。
在本實用新型的實施例一中，吸附/集熱器1內(nèi)布置沸石分子篩顆粒，制冷劑為水。吸附/集熱器1和冷凝/蒸發(fā)器2的長度分別為1000mm和350mm。為全玻璃管結構，吸附/集熱器1的外管和次外管管徑分別為47mm、58mm，隔熱夾層內(nèi)的真空度為5×10-3Pa。以該冷管作應用試驗，每平方米布置14根冷管，冷管傾斜放置。吸附/集熱器從上午8時到下午4時接收太陽輻射，期間平均日照強度為700W/m2，平均環(huán)境溫度為30℃，制冷劑夜間平均蒸發(fā)溫度為6℃。1平方米集熱面積的制冷量約為3000kJ，制冷效率為15％，同時可產(chǎn)生48℃的熱水120kg，供熱效率為45％，制冷與供熱的總性能系數(shù)為60％。
請參閱圖3及圖4所示，為本實用新型的實施例二，其主要包括吸附/集熱器1′和冷凝/蒸發(fā)器2′兩部分。吸附/集熱器1′外部為雙層結構，外管11′為高硼硅玻璃管，次外管12′為銅管，夾層抽真空，銅管12′外表面涂有選擇性涂層14′。在吸附/集熱器1′下端外管11′與銅管12′之間通過密封圈17′與真空密封膠密封。吸附劑15′內(nèi)部設置一根小玻璃管16′，小玻璃管16′內(nèi)充換熱流體。冷凝/蒸發(fā)器2′內(nèi)設有玻璃螺旋管21′，螺旋管21′從管23′穿出與外界相通，管23′內(nèi)抽真空并充裝制冷劑液體22′。管23′內(nèi)的空間與吸附劑15′相通。吸附/集熱器1′段小管16′內(nèi)的換熱流體白天不流通，夜間與水箱相連通，輸出熱量。螺旋管21′內(nèi)的換熱流體白天為冷卻水，使制冷劑蒸汽凝結，夜間為冷媒水，對外供冷。
實施例二中，冷管吸附/集熱器內(nèi)布置以沸石分子篩為主的復合吸附劑塊，制冷劑為水。吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器的長度分別為1000mm和300mm。冷管吸附/集熱器的外管管徑為70mm，次外管即銅管直徑58mm。以該冷管作應用試驗，每平方米布置10根冷管，冷管傾斜放置。吸附/集熱器從上午8時到下午4時接收太陽輻射，期間平均日照強度為650W/m2，平均環(huán)境溫度為28℃，制冷劑夜間平均蒸發(fā)溫度為7℃。1平方米集熱面積的制冷量約為2900kJ，制冷效率為15.5％，同時可產(chǎn)生48℃的熱水100kg，供熱效率為47.5％，制冷與供熱的總性能系數(shù)為63％。
請參閱圖5、圖6、圖7所示，為本實用新型實施例三的結構示意圖。其包括吸附/集熱器1″、冷凝/蒸發(fā)器2″兩部分。吸附/集熱器1″，其外部為雙層結構，形狀為圓管形或橢圓管形，采用雙層同軸高硼硅玻璃管。外管11″和次外管12″上端熔接在一起，下端通過密封圈17″與真空膠密封。外管11″和次外管12″之間為真空隔熱夾層13″，次外管12″的外表面涂有選擇性涂層14″。吸附/集熱器1″內(nèi)裝填吸附劑15″，吸附劑15″可以為顆粒或帶孔道的塊狀吸附劑。吸附劑15″的中部埋設有熱量導出管，其為一根小玻璃管16″，直接從吸附/集熱器1″的頂部引出與外界相通，在冷卻吸附階段其內(nèi)的水與外部聯(lián)通，對吸附/集熱器進行降溫同時對外供熱。
冷凝/蒸發(fā)器2″，其為三層結構，內(nèi)管21″為“M”型，外管23″與內(nèi)管21″熔封為一整體，外管23″與內(nèi)管21″之間抽成真空，并充裝制冷劑液體22″，冷凝/蒸發(fā)器2″的上端外壁與吸附/集熱器1″的下端封接為一整體，外管23″與內(nèi)管21″的空間與吸附劑15″相通。
本實用新型的其它實施例還可以為以下各種型式a、實施例一中冷凝/蒸發(fā)器與實施例二、三中的吸附/集熱器相組合，或?qū)嵤├械睦淠?蒸發(fā)器與實施冽一、三中的吸附/集熱器相組合，亦即以上實施例中的冷凝/蒸發(fā)器和吸附/集熱器可以任意組合。
b、實施例一、二、三中的冷凝/蒸發(fā)器采用金屬、陶瓷或其它材料與吸附/集熱器的外管(或次外管)封接成一體。
c、吸附/集熱器也可設為多層結構，其在外管及次外管之間抽真空并在次外管的外表面涂吸熱層與前面實施例結構相同，但內(nèi)部吸附劑可采用高導熱材料將其隔成多層結構裝填于吸附/集熱器內(nèi)。
本實用新型的工作原理為白天吸附/集熱器吸收太陽能而溫度升高，制冷劑蒸汽從吸附/集熱器中被脫附出來，系統(tǒng)內(nèi)壓力上升，當系統(tǒng)壓力達到與冷凝溫度對應的飽和壓力時，制冷劑蒸汽在冷凝/蒸發(fā)器內(nèi)管外表面凝結為液體，同時冷凝熱可以使作為換熱流體的水升溫。傍晚之后，吸附/集熱器與換熱流體進行熱交換，溫度開始降低，逐漸吸附蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑，由于制冷劑的蒸發(fā)而產(chǎn)生制冷效果，同時吸附/集熱器溫度降低的顯熱及吸附制冷劑產(chǎn)生的吸附熱由熱量導出管內(nèi)的換熱流體帶出，用于對外供熱或產(chǎn)生熱水。由于采用雙層玻璃管結構，吸附/集熱器白天高效吸收太陽能，同時夜間通過換熱流體與吸附/集熱器進行熱交換，使吸附/集熱器降溫快，解決了吸附/集熱器的白天集熱與夜間散熱的矛盾問題。另一方面，系統(tǒng)的供熱量包括制冷劑的凝結熱、吸附/集熱器降溫的顯熱和吸附熱等，因此可以實現(xiàn)熱泵型供熱。
本實用新型解決了固體吸附/集熱器對太陽能的高效吸收、貯存和轉換，提供的太陽能冷管在夏季晴天時吸附/集熱器的集熱溫度可達到150℃以上，制冷效率(制冷量與照射到冷管的太陽輻射能之比)為12-16％，供熱與制冷的總能量轉換效率約為55％。在相同制冷量和情況下成本低于常規(guī)集熱、制冷分開式太陽能制冷系統(tǒng)，且可提供相應集熱面積的太陽能熱水器的產(chǎn)熱量。
權利要求1.一種制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其包括吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器，其特征在于吸附/集熱器(1)和冷凝/蒸發(fā)器(2)制成為一體，吸附/集熱器(1)為多層結構，在吸附/集熱器(1)的兩層之間設有真空隔熱夾層(13)，在吸附/集熱器的內(nèi)層外表面涂有選擇性涂層(14)，在吸附/集熱器(1)內(nèi)裝填有吸附劑(15)，在吸附劑(15)中埋設有熱量導出管(16)；冷凝/蒸發(fā)器(2)，其為多層結構，外管(23)與內(nèi)管(21)封接為一整體，外管(23)與內(nèi)管(21)之間抽成真空，并充裝制冷劑液體(22)，冷凝/蒸發(fā)器(2)和吸附/集熱器(1)的內(nèi)腔相通。
2.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述的熱量導出管形狀采用 型、Ω型、或｜型；材料采用銅、可伐、不銹鋼、鋁合金、玻璃材料；熱量導出管的數(shù)量采用一根或數(shù)根。
3.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述熱量導出管為小玻璃管(16)，一端為進水口(161)，一端為出水口(162)，在冷卻吸附階段其內(nèi)的水與外部聯(lián)通。
4.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述冷凝/蒸發(fā)器(2)中的內(nèi)管為倒U型、M形、波紋型等大表面積形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述冷凝/蒸發(fā)器(2)的上端外壁與吸附/集熱器(1)的下端封接為一整體。
6.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述吸附/集熱器(1)的外部形狀為圓管形或橢圓管形或雙層同軸玻璃管。
7.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述吸附/集熱器(1)內(nèi)裝填吸附劑(15)，吸附劑(15)為顆粒或帶孔道的塊狀形，可采用高導熱材料將其隔成多層結構。
8.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述吸附/集熱器(1)還可以采用玻璃外管與銅次外管之間通過密封圈與真空密封膠密封的結構。
9.根據(jù)權利要求1所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述吸附/集熱器(1)外部的次外管(12)采用金屬或非金屬材料制成。
10.根據(jù)權利要求8所述的制冷和供熱兩用的多功能太陽能冷管，其特征在于所述的吸附/集熱器外部的集熱內(nèi)管可采用銅、可伐、不銹鋼、鋁合金等金屬材料；吸附/集熱器外部的集熱內(nèi)管可采用鈉鈣玻璃、石英玻璃、等非金屬材料。
專利摘要一種制冷與供熱的多功能太陽能冷管,其包括吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器。吸附/集熱器和冷凝/蒸發(fā)器制成一體,吸附/集熱器為多層結構,吸附/集熱器的外管和次外管之間為真空隔熱夾層,次外管的外表面涂有選擇性涂層,可以高效吸收太陽能并大大降低輻射熱損,在吸附/集熱器內(nèi)裝填吸附劑,在吸附劑中部埋有導熱管,吸附階段其內(nèi)流通換熱流體,使吸附/集熱器可迅速降溫,實現(xiàn)吸附/集熱器的白天高效集熱與夜間有效散熱。在制冷的同時,可充分利用制冷劑的凝結熱、吸附/集熱器降溫的顯熱和吸附熱等,實現(xiàn)熱泵型供熱。本實用新型在一根管子內(nèi)完成固體吸附式制冷與熱泵循環(huán),效率高,結構緊湊,應用面廣。
文檔編號F25B27/00GK2490512SQ0122895
公開日2002年5月8日 申請日期2001年6月25日 優(yōu)先權日2001年6月25日
發(fā)明者劉震炎, 朱延文, 盧允莊, 劉兆斌, 趙正中 申請人:江蘇淮陰輝煌太陽能有限公司, 上海交通大學