模块化太空能制储加热系统的制作方法

1.模块化太空能制储加热系统，属于能源利用技术领域。


背景技术：

2.太空能一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。称太空能为第五代热水系统一点也不为过，因为太空能集合了之前所有热水器的优点和技术积累。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能吸热器效率和热泵系统性能。吸热器吸收的热量作为热泵的低温热源，在阴雨天，直膨式太空能转变为空气源热泵，非直膨式太空能作为加热系统的辅助热源。因此，它可全天候工作，提供热水或热量。
3.现有的上述的太阳能吸热器通常只作为一定规格的成品。在使用时需要根据使用环境，选择合适的规格。吸热器的吸热板本身无法进行裁剪或变形，成品的规格与使用环境的空间条件并不会完全适应，空间的利用率较低。同时，现有的上述的热泵系统的储热水箱多是直接选用固定规格保温水箱，同样存在空间利用率较低的问题。
4.现有的太阳能吸热板按结构不同可分类为：管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圆管式和热管式。但是现有的太阳能吸热板的结构和导热液的选择和设计主要出发点在于热量的收集、吸收和储存，并不适合将吸收热量再快速的挥发出去。所以将其直接作为热泵系统的热源，散热效率较低，达不到理想的工作状态。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间利用率高、热收集效率高的模块化太空能制储加热系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该模块化太空能制储加热系统，包括吸热板、空气能热泵主机和储热水箱，吸热板通过热源管路连接空气能热泵主机的散热片，储热水箱管路连接空气能热泵主机的加热部件，所述的吸热板为吸热拼装模块拼接而成，各吸热拼装模块的热源返液连接管和热源进液连接管分别通过管路连接汇总后连接空气能热泵主机处的散热片；所述的储热水箱为储热拼装模块拼接而成。
7.本发明的吸热板由吸热拼装模块拼接而成，储热水箱由储热拼装模块拼接而成；吸热板和储热水箱两个主要占用空间的设备，均能够根据实际使用环境的空间情况，来决定吸热板和储热水箱的拼接数量和拼接形状，从而更充分的将环境空间利用起来，提高环境的空间利用率。同时因为吸热板和储热水箱两个主要设备是利用小体积的模块拼装而成，在生产、销售和使用的过程中也容易运输，降低运输成本。
8.现有的空气能热泵主机的换热片为空气能热泵本身的吸热部件，换热片内充填有134a冷媒液；换热片直接吸收空气中的太空能作为空气能热泵的热源。本发明中的吸热板能够为此换热片提供热能，使换热片更高效的吸收热量。
9.更具体的，散热片设置在空气能热泵的换热片两侧或与其相间排布，散热片管路
连接吸热板。
10.优选的，所述的换热片和散热片的外侧还设有风机。可以增强换热片和散热片的换热效果。
11.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的吸热拼装模块包括吸热板主体，吸热板主体的两侧设有吸热板主体拼接企口；所述的吸热板主体的底部为导热液箱，导热液箱内充填有导热液；导热液箱的两侧分别设有导热液箱公对接头和导热液箱母对接头；所述的吸热板主体内并联纵向排列有多条毛细管，毛细管的下端各自连通至导热液箱，毛细管的上端均连接至吸热板主体背面的循环管，循环管上设有向下通行的止逆阀，循环管的下端连通导热液箱；所述的热源返液连接管和热源进液连接管连通在导热液箱上。
12.吸热板主体的两侧设有拼接企口，便于吸热板的拼装，使拼装更加方便、稳定。在拼装后吸热板的各导热液箱通过导热液箱公对接头和导热液箱母对接头相互连通，使导热液能够在各导热液箱内互相流通。本发明吸热板内的加热管为毛细管，比表面积大，对导热液的加热效率更高，而且所需的模块的整体厚度降低，模块的界面中中空的部分占比也降低，能够使模块的结构强度更高。各吸热拼装模块的热源返液连接管和热源进液连接管通过管路相互连接汇总。
13.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的毛细管的管内径为0.5mm~5mm。毛细管的管内径与单片吸热拼装模块的面积成正比，面积越大、管内径越大，优选的单片吸热拼装模块的面积在100cm2~2500cm2之间；上述优选的毛细管的管内径能够较好的适应单片吸热拼装模块，对导热液达到较好的加热效率。
14.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的导热液箱通过隔板分隔为加热导热液箱和供热导热液箱，所述的毛细管的下端各自连通至加热导热液箱，循环管的下端连通供热导热液箱；所述的热源返液连接管连接至加热导热液箱；所述的热源进液连接管连接至供热导热液箱。
15.本发明中导热液箱分为独立的加热导热液箱和供热导热液箱，凉导热液和热导热液分开储存，避免两者混合，能够使进入空气能热泵主机的导热液的温度更高，提高供热效果。
16.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的导热液为甲醇的去离子水溶液。本发明中采用毛细管作为加热管能够实现的关键技术之一就是利用甲醇的去离子水溶液作为导热液。甲醇的去离子水溶液在吸收热量后，其中的甲醇很容易发生相变蒸发，由液相转变为气象的过程中的吸热效率会高于单纯的液体温度升高吸热，能够提高吸热效率。同时毛细管中发生相变蒸发后，管内的压力增大，促使挥发的蒸汽产生扩散的动力，从而更主动的通过循环管上的止逆阀。另外蒸汽进热空气能热泵主机后释放的热量也不仅仅是温度的热量，还包含冷凝时相变发出的热量，能够提高空气能热泵主机的加热效率。
17.在环境温度或太阳光不够充足时，甲醇容易发生相变蒸发；当环境温度高、太阳光充足时，导热液中高比热的水也能够在毛细管的高加热效率下，发生相变蒸发。又因为水比纯甲醇导热液的载热量大。所以本发明使用甲醇的去离子水溶液作为导热液，既能保证载
热量，又能更好的适应环境的温度或太阳光条件。
18.更优选的甲醇的去离子水溶液中甲醇的质量百分百浓度为30%~70%。
19.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统中，所述的吸热板主体的基体材料为pps导热塑料，所述的毛细管为铜管或铝管，毛细管在pps导热塑料基体材料注塑成型时预制在吸热板主体中。更优选的，pps导热塑料中添加有42wt%~48wt%的导热碳纤维粉。
20.本发明的pps导热塑料散基体材料热均匀性好，可以避免灼热点，减少基体因高温造成的局部变形；而且密度小，制成的吸热拼装模块取用方便，安装的劳动强度低；成型的温度低，能够方便的在注塑成型的过程中预埋金属毛细管。
21.更优选的，所述的吸热板主体的基体表面还复合有钒钛黑瓷吸热层，钒钛黑瓷为在普通陶瓷原料中加入35wt%~45wt%的提钒尾渣。
22.所述的吸热板主体上预制有固定螺栓，固定螺栓上螺纹连接有高度调节螺母，高度调节螺母为集液管、循环管、热源返液连接管和热源进液连接管等部件调节安装空间，吸热板主体通过固定螺栓安装固定在吸热模块固定板上。
23.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的储热拼装模块的主体为长方体型的水箱，水箱的箱壁内充填有储热模块保温板；储热拼装模块的下部一侧设有储热模块公对接头，相对的另一侧对应储热模块公对接头开设有储热模块母对接口；储热拼装模块的上部设有带有阀门的换热终端回水连接头，储热拼装模块的下部设有带有阀门的换热终端供水连接头。
24.本发明长方体型的储热拼装模块能够高密度的拼接堆叠为各种形状、规格的储热水箱组，能够适应各种使用环境。储热模块公对接头和储热模块母对接口的连接方式，无需在储热拼装模块之间留设空间，能更好的保证储热拼装模块的拼装密度。
25.储热模块公对接头上设有凸出的硬质密封环，储热模块母对接口内对应设有凸出的弹性密封环。设有密封环的储热模块公对接头和储热模块母对接口在对接后能够达到较好的密封效果，拼装时不但密封方便，还能增强拼装强度。
26.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的储热拼装模块的一侧设有储热模块拼接定位块，相对的另一侧对应储热模块拼接定位块开设有储热模块拼接定位槽。在储热拼装模块上设置拼接定位块和定位槽，不但能够使拼接时定位方便，还能够在拼接后作为企口，增加拼接连接强度。
27.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，所述的储热拼装模块的内腔中设有多道横向的防对流板，防对流板将储热拼装模块的内腔分割为多个储水仓；所述的防对流板上开设有下水口，下水口的下侧固定有止逆片；上下相邻的防对流板的下水口左右交替设置。本发明中防对流板的设置能够减少储热拼装模块内的上下对流，大大降低下部储水仓或后连接的储热拼装模块内进入凉水后，回流回前面的储水仓内而降低未利用热水的温度。
28.优选的一种上述的模块化太空能制储加热系统，储热模块母对接口连接有提升管，提升管设置在储热模块保温板内，提升管的上端开口连通至最上层的所述的储水仓。提升管设置在储热模块保温板内，能有效地防止热水在提升管内提升的过程中消耗热量。
29.与现有技术相比，本发明的模块化太空能制储加热系统所具有的有益效果是：本发明的吸热板由吸热拼装模块拼接而成，储热水箱由储热拼装模块拼接而成；吸热板和储
热水箱两个主要占用空间的设备，均能够根据实际使用环境的空间情况，来决定吸热板和储热水箱的拼接数量和拼接形状，从而更充分的将环境空间利用起来，提高环境的空间利用率。在拼装后吸热板的各导热液箱通过导热液箱公对接头和导热液箱母对接头相互连通，导热液能够在各导热液箱内互相流通，导热液温度更加均匀，避免供热温度发生大幅的变动。本发明吸热板内的加热管为毛细管，比表面积大，对导热液的加热效率更高。同时因为吸热板和储热水箱两个主要设备是利用小体积的模块拼装而成，在生产、销售和使用的过程中也容易运输，降低运输成本。
附图说明
30.以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
31.图1为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的示意图。
32.图2为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的模块拼装吸热板示意图。
33.图3为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的吸热拼装模块后视图。
34.图4为图3的a-a剖视图。
35.图5为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的吸热拼装模块俯视图。
36.图6为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的储热拼装模块示意图。
37.图7为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的储热拼装模块的纵截面图。
38.图8为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的止逆板的俯视图。
39.图9为本发明的一种模块化太空能制储加热系统的止逆板的仰视图。
40.图中，1、吸热拼装模块2、空气能热泵主机3、储热拼装模块4、热源进液管401、热源进液总连接管5、热源返液管501、热源返液总连接管6、空气能热泵主机进水管7、空气能热泵主机返水管8、吸热模块固定板；其中，101、吸热板主体102、毛细管103、集液管104、循环管105、导热液箱106、止逆阀107、固定螺栓108、高度调节螺母109、热源返液连接管1010、热源进液连接管1011、加热导热液箱公对接头1012、供热导热液箱公对接头1013、加热导热液箱母对接头1014、供热导热液箱母对接头1015、循环管固定卡1016、吸热板主体拼接企口；其中，301、储热模块公对接头302、储热模块拼接定位块303、储热模块拼接定位槽304、换热终端供水连接头305、换热终端回水连接头306、储热模块母对接口307、提升管308、储热模块保温板309、防对流板3010、止逆片3011、下水口。
具体实施方式
41.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.参照附图1，本实施例提供了模块化太空能制储加热系统，包括吸热板、空气能热泵主机2和储热水箱，空气能热泵主机选用变频主机。吸热板通过热源管路连接空气能热泵主机2处的散热片，散热片设置在空气能热泵本身的换热片两侧或与其相间排布，为换热片高效的提供热能。换热片和散热片的外侧还设有风机，可以增强换热片和散热片的换热效果。储热水箱3管路连接空气能热泵主机2的加热部件。其中吸热板为吸热拼装模块1拼接而成，各吸热拼装模块1的热源返液连接管109和热源进液连接管1010分别通过管路连接汇总后连接空气能热泵主机2的散热片；储热水箱为储热拼装模块3拼接而成。吸热板和储热水箱由模块拼接而成，能够根据实际使用环境的空间情况，来决定吸热板和储热水箱的拼接数量和拼接形状，从而更充分的将环境空间利用起来。
44.参照附图2~5：吸热板主体101的背面预制有固定螺栓107，吸热板主体101通过固定螺栓107安装固定在吸热模块固定板8上。吸热模块固定板8可使用可随意裁剪打孔的板材，金属板、塑料板或模板均可使用。固定螺栓107上螺纹连接有高度调节螺母108，高度调节螺母108能够旋转到一定高度后，能够限制吸热板主体101与吸热模块固定板8的间距，从而为集液管103、循环管104、热源返液连接管109和热源进液连接管1010等部件调节安装空间。
45.吸热拼装模块1包括吸热板主体101，吸热板主体101的两侧设有吸热板主体拼接企口1016，便于吸热板的拼装。导热液箱105设置在吸热板主体101的底部，导热液箱105通过隔板上下分隔为加热导热液箱和供热导热液箱，凉导热液和热导热液分开储存，避免两者混合，能够使进入空气能热泵主机2的导热液的温度更高，提高供热效果。对应的导热液箱105的两侧分别上下设有导加热导热液箱公对接头1011、供热导热液箱公对接头1012和加热导热液箱母对接头1013和供热导热液箱母对接头1014；在拼装后吸热板的各导热液箱105通过热液箱公对接头、导热液箱母对接头相互连通，使导热液能够在各导热液箱105内互相流通。
46.加热导热液箱连接有热源返液连接管109；供热导热液箱连接有热源进液连接管1010。各吸热拼装模块1的热源返液连接管109通过管路相互连接汇总后连接热源返液总连接管501。各热源进液连接管1010通过管路相互连接汇总后连接热源进液总连接管401。热源返液总连接管501和热源进液总连接管401连接至空气能热泵主机2的散热片。
47.吸热板主体101内并联纵向排列有多条毛细管102，毛细管102的下端各自连通至加热导热液箱，毛细管102的管内径为0.5mm~5mm。毛细管102的管内径与单片吸热拼装模块1的面积成正比，面积越大、管内径越大，单片吸热拼装模块1的面积在100cm2~2500cm2之间；毛细管102的管内径能够较好的适应单片吸热拼装模块，对导热液达到较好的加热效率。毛细管102的上端通过集液管103汇集后连接至吸热板主体101背面的循环管104，循环管104上设有向下通行的止逆阀106，循环管104的下端连通供热导热液箱。
48.导热液箱105内充填有导热液；导热液为甲醇的去离子水溶液，能够利用相变转换进行增强吸热和放热能力，既能保证载热量，又能更好的适应环境的温度或太阳光条件。甲醇的去离子水溶液中甲醇的质量百分百浓度为30%~70%。
49.吸热板主体101的基体材料选用pps导热塑料，pps导热塑料中添加有42wt%~48wt%
的导热碳纤维粉。毛细管的材质为铜或铝，毛细管102在pps导热塑料基体材料注塑成型时预制在吸热板主体中，成型方便。
50.参照附图6~9：长方体型的储热拼装模块3能够高密度的拼接堆叠为各种形状、规格的储热水箱组，能够适应各种使用环境。水箱的箱壁内充填有储热模块保温板308，起到隔热保温的效果；储热拼装模块3的下部一侧设有储热模块公对接头301，相对的另一侧开设有储热模块母对接口306；该连接方式无需在储热拼装模块3之间留设空间，能更好的保证储热拼装模块的拼装密度。
51.储热拼装模块3的上部设有带有阀门的换热终端回水连接头305，储热拼装模块3的下部设有带有阀门的换热终端供水连接头304。储热水箱组倒数第二块储热拼装模块3及其之前若干储热拼装模块3的换热终端供水连接头304通过管路连接换热终端，具体的储热拼装模块3的参与数可随时根据用水量需求通过调节换热终端供水连接头304上的阀门的启闭来调节。换热终端返回的凉水通过管路连接至储热水箱组最后一块储热拼装模块3的换热终端回水连接头305。换热终端供、回水的管路上可设置水泵，增加循环动力。储热模块公对接头301上设有凸出的硬质密封环，储热模块母对接口306内对应设有凸出的弹性密封环。设有密封环的储热模块公对接头301和储热模块母对接口306在对接后能够达到较好的密封效果，拼装时不但密封方便，还能增强拼装强度。
52.储热拼装模块3的一侧设有储热模块拼接定位块302，相对的另一侧对应储热模块拼接定位块302开设有储热模块拼接定位槽303。在储热拼装模块3上设置拼接定位块和定位槽作为企口，既方便定位，又能通过卡接增加拼接块间的连接强度。
53.储热拼装模块3的内腔中设有多道横向的防对流板309，防对流板309将储热拼装模块3的内腔分割为多个储水仓；防对流板309上开设有下水口3011，下水口3011的下侧固定有止逆片3010；上下相邻的防对流板309的下水口3011左右交替设置。防对流板309的设置能够减少储热拼装模块3内的上下对流，大大降低下部储水仓或后连接的储热拼装模块3内进入凉水后，回流回前面的储水仓内而降低未利用热水的温度。储热模块母对接口306连接有提升管307，提升管307设置在储热模块保温板308内，提升管307的上端开口连通至最上层的所述的储水仓。提升管307设置在储热模块保温板308内，能有效地防止热水在提升管307内提升的过程中消耗热量。
54.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。