本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其一種高性能太陽(yáng)能集熱、超導(dǎo)傳熱的新型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，建筑常用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)主要有真空管太陽(yáng)能與平板太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)兩類(lèi)。

1、全玻璃真空管太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要由外玻璃管、內(nèi)玻璃管、選擇性涂層、真空夾層、吸氣劑、支承件等組成?；驹硎峭ㄟ^(guò)吸收太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能傳遞給管內(nèi)水或者傳熱介質(zhì)，與水箱連接。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的特點(diǎn)，但體積比較龐大；玻璃管易碎；管中水容易結(jié)凍、結(jié)垢；不能承壓運(yùn)行；冬季不宜使用；空曬時(shí)膜層老化、脫落，吸收效率快速降低；系統(tǒng)熱損耗較大，使用壽命短；水箱與集熱器連為一體，適合屋頂使用，美觀性較差，如圖1示。

2、熱管式真空管太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要由熱管、吸熱板、玻璃管、金屬端板等部件組成?；驹硎峭坑刑?yáng)選擇性吸收膜的吸熱板吸收太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，利用熱管內(nèi)傳熱工質(zhì)的氣——液相變循環(huán)過(guò)程，持續(xù)將熱能傳遞到冷凝端，再與水箱連接。該系統(tǒng)玻璃管內(nèi)不走水，處于真空，可以全年運(yùn)行，提高了工作溫度、承壓能力和系統(tǒng)可靠性。但熱管與吸熱板連接工藝難度大、吸熱板易受腐蝕、玻璃管易破損，系統(tǒng)熱量損耗雖然已有較大程度降低，但總體仍然較大，使用壽命有待提到；通常水箱與集熱器合為一體，一般適合屋頂使用，造價(jià)頗高，如圖2示。

3、平板型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)通常主要由吸熱板、透明蓋板、隔熱層以及外殼等部件組成。基本原理是太陽(yáng)輻射透過(guò)透明蓋板后被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)換成熱能，熱能傳遞給板內(nèi)的導(dǎo)熱工質(zhì)，使導(dǎo)熱工質(zhì)溫度升高作為有效熱能輸出，與水箱連接。該系統(tǒng)熱效率高、整體性好、耐曬性強(qiáng)、能承壓運(yùn)行。但吸熱板易受腐蝕、板上吸熱涂層工藝復(fù)雜、動(dòng)態(tài)特性差、熱損較大、整體使用壽命短、造價(jià)較高；如圖3所示。

4、陶瓷平板型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要由陶瓷太陽(yáng)能集熱板、透明蓋板、保溫層和外殼等部件組成?；驹頌樘?yáng)輻射穿過(guò)透明蓋板后投射在陶瓷板上，被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)溫度升高，作為有效熱能輸出，與水箱連接。該系統(tǒng)以陶瓷板作為吸熱體，成本低、強(qiáng)度高、不透水、耐腐蝕、不老化、無(wú)毒無(wú)害、抗凍、陽(yáng)光吸收率不衰減、具有長(zhǎng)期高效的光熱轉(zhuǎn)換效率，使用壽命長(zhǎng)可與建筑同壽命。但整體陶瓷大板生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、安裝較復(fù)雜，不適合大規(guī)模使用。如圖4所示。

上述幾種太陽(yáng)能集熱、傳熱、換熱過(guò)程系統(tǒng)較長(zhǎng)、換熱工程較復(fù)雜，熱量損耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換效率高、抗凍、抗腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、系統(tǒng)路程短、換熱效率高、熱量損耗小的

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容如下：一種高性能集熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集熱板、支架、玻璃罩、導(dǎo)熱裝置和換熱水箱組成；

其中，所述集熱板由若干集熱板單元組成；

所述玻璃罩設(shè)置在所述支架頂端，所述保溫板設(shè)置在所述支架內(nèi)部，所述集熱板設(shè)置在所述保溫板上，所述導(dǎo)熱裝置設(shè)置在所述集熱板和保溫板之間，所述換熱水箱與所述導(dǎo)熱裝置連接。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱裝置包括鋁合金導(dǎo)熱夾具、超導(dǎo)熱管、換熱管套、導(dǎo)熱管和傳熱工質(zhì)；

若干所述鋁合金導(dǎo)熱片均勻固定在在所述超導(dǎo)熱管上，若干集熱板單元固定在所述鋁合金導(dǎo)熱片的上端面上，至少2根所述超導(dǎo)熱管平行設(shè)置在所述保溫板上，所述換熱管套固接在每個(gè)所述超導(dǎo)熱管的一端，所述導(dǎo)熱管依次所述換熱管套與換熱器連接，所述導(dǎo)熱管內(nèi)設(shè)有傳熱工質(zhì)。

進(jìn)一步，所述集熱板單元為中空黑陶瓷集熱板。

進(jìn)一步，所述鋁合金導(dǎo)熱夾具的形狀為Ω型，所述鋁合金導(dǎo)熱夾具厚度為1-3mm。

進(jìn)一步，所述傳熱工質(zhì)包括以下組分：紅釩鉀、碳酸鋰、過(guò)硼酸鈉、硼酸、氫氧化鋁。

進(jìn)一步，所述鋁合金導(dǎo)熱夾具、超導(dǎo)熱管、換熱管套和導(dǎo)熱管的表面均涂覆有防腐蝕涂層。

進(jìn)一步，本發(fā)明的另一目的是提供上述一種制備高性能集熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的中空黑陶瓷集熱板方法，其特征在于，所述中空黑陶瓷集熱板組份為按照以下質(zhì)量百分比組成混合所述組分：ZrO₂ 15%、SiC 20%、MgO42%、Cr₂O₃2%、BeO12%、鋯英石9%，將混合組分與水按照1:1.2混合攪拌，調(diào)制成漿，將漿料均勻涂刷在模具上，厚度3mm，自然干燥12小時(shí)，制成薄片，將制取的薄片放入煅燒爐，在1500℃煅燒3小時(shí)，取出后用3KPa壓縮空氣速冷，將初粉物料加入細(xì)磨粉碎機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨粉碎，將細(xì)磨粉碎后的物料加入分篩機(jī)中進(jìn)行分篩，得到粒度400目以下的物料為黑體粉末顆粒；

將黑體粉末顆粒、無(wú)機(jī)粘合劑、膨脹系數(shù)調(diào)節(jié)劑按照重量比為2：1：2分別稱(chēng)取依次加入涂料合成釜中，攪拌4小時(shí)，壓制成型，即得到中空黑陶瓷集熱板。

進(jìn)一步，所述無(wú)機(jī)粘合劑由鋁溶膠、磷酸二氫鋁和硅酸鈉組成，三者之間的摩爾比為8.5:1.2:0.3。

進(jìn)一步，所述膨脹系數(shù)調(diào)節(jié)劑由堇青石粉體和鉻酸鈷尖晶石粉體按照重量比為42:58組成。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、相對(duì)于目前傳統(tǒng)太陽(yáng)熱水系統(tǒng)，本發(fā)明將高效、穩(wěn)定、無(wú)害的黑陶集熱板的集熱系統(tǒng)與超導(dǎo)熱管有效結(jié)合，在集合了黑陶太陽(yáng)能集熱的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上通過(guò)傳導(dǎo)技術(shù)提高了熱量的傳熱效率，使獲得的熱能更高效、快捷地傳遞給集熱系統(tǒng)外的導(dǎo)熱工質(zhì)。

2、本發(fā)明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)集熱器內(nèi)無(wú)水、無(wú)導(dǎo)熱介質(zhì)，熱量能瞬間無(wú)損地通過(guò)最短的距離傳至集熱器外進(jìn)行熱交換，大大提高了傳遞效率，減少了換熱工質(zhì)在運(yùn)行中的熱量損失，使得有效熱能最大化。

3、本發(fā)明改變了傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行原理，效率高、性能穩(wěn)定、使用范圍廣、綜合成本低、與建筑同壽命、能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光熱與建筑屋面一體化。

附圖說(shuō)明

圖1為全玻璃真空管太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。

圖2為熱管式真空管太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。

圖3為平板型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。

圖4為瓷平板型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。

圖5為發(fā)明一種高性能集熱與傳熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的橫剖示意圖。

圖6為發(fā)明一種高性能集熱與傳熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的縱剖示意圖。

圖7為鋁合金導(dǎo)熱夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1.支架、2.玻璃罩、3.集熱板、4.保溫板、5.超導(dǎo)熱管、6. 導(dǎo)熱管、7.鋁合金導(dǎo)熱夾具，8.換熱管套、9. 傳熱工質(zhì)，10.填充導(dǎo)熱工質(zhì)的金屬管、11.涂有吸熱涂層的集熱板、12.夾套、13.金屬密封件、14.支撐件、15.選擇性吸收涂層 、16.保護(hù)帽、17.消氣劑、18.彈簧支架、19.外玻璃管、20.內(nèi)玻璃管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖5-7所示，本發(fā)明一種高性能集熱與傳熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集熱板、支架、玻璃罩保溫板、導(dǎo)熱裝置和換熱水箱組成；

其中，所述集熱板由若干集熱板單元組成；該系統(tǒng)包括集熱板、支架、玻璃罩、導(dǎo)熱裝置和換熱水箱組成；

其中，所述集熱板由若干集熱板單元組成；

所述保溫板設(shè)置在所述支架內(nèi)部，所述集熱板設(shè)置在所述保溫板上，所述導(dǎo)熱裝置設(shè)置在所述集熱板和保溫板之間，所述換熱水箱與所述導(dǎo)熱裝置連接。

所述導(dǎo)熱裝置包括鋁合金導(dǎo)熱夾具、超導(dǎo)熱管、換熱管套、導(dǎo)熱管和傳熱工質(zhì)；

所述玻璃罩設(shè)置在所述支架頂端，所述保溫板設(shè)置在所述支架內(nèi)部，若干所述鋁合金導(dǎo)熱片均勻固定在在所述超導(dǎo)熱管上，若干集熱板單元固定在所述鋁合金導(dǎo)熱片的上端面上，至少2根所述超導(dǎo)熱管平行設(shè)置在所述保溫板上，所述換熱管套固接在每個(gè)所述超導(dǎo)熱管的一端，所述導(dǎo)熱管依次所述換熱管套與換熱器連接，所述導(dǎo)熱管內(nèi)設(shè)有傳熱工質(zhì)。所述集熱板單元為中空黑陶瓷集熱板。

所述鋁合金導(dǎo)熱夾具的形狀為Ω型，所述鋁合金導(dǎo)熱夾具厚度1-3mm。

所述傳熱工質(zhì)由紅釩鉀、碳酸鋰、過(guò)硼酸鈉、硼酸和氫氧化鋁組成。

所述鋁合金導(dǎo)熱夾具、超導(dǎo)熱管、換熱管套和導(dǎo)熱管均采用內(nèi)腐蝕材料制成。

一種制備上述的高性能集熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的中空黑陶瓷集熱板方法，所述中空黑陶瓷集熱板組份為按照以下質(zhì)量百分比組成混合所述組分：ZrO₂ 15%、SiC 20%、MgO42%、Cr₂O₃2%、BeO12%、鋯英石9%，將混合組分與水按照1:1.2混合攪拌，調(diào)制成漿，將漿料均勻涂刷在模具上，厚度3mm，自然干燥12小時(shí)，制成薄片，將制取的薄片放入煅燒爐，在1500℃煅燒3小時(shí)，取出后用3KPa壓縮空氣速冷，將初粉物料加入細(xì)磨粉碎機(jī)中進(jìn)行細(xì)磨粉碎，將細(xì)磨粉碎后的物料加入分篩機(jī)中進(jìn)行分篩，得到粒度400目以下的物料為黑體粉末顆粒；

將黑體粉末顆粒、無(wú)機(jī)粘合劑、膨脹系數(shù)調(diào)節(jié)劑按照重量比為2：1：2分別稱(chēng)取依次加入涂料合成釜中，攪拌4小時(shí)，壓制成型，即得到中空黑陶瓷集熱板。所述無(wú)機(jī)粘合劑由鋁溶膠、磷酸二氫鋁和硅酸鈉組成，三者之間的摩爾比為8.5:1.2:0.3。所述膨脹系數(shù)調(diào)節(jié)劑由堇青石粉體和鉻酸鈷尖晶石粉體按照重量比為42:58組成。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。