基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器技术领域
本发明属于太阳能热泵系统技术领域，具体涉及基于仿生设计的微细通道太
阳能集热蒸发器。
背景技术
太阳能热泵系统主要由太阳能集热蒸发器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀四
大部件组成，在热泵系统中利用太阳能，使得制冷剂在太阳能集热蒸发器中直接获取太阳能等低品位热能而蒸发。太阳能热泵系统在阴天或者夜间，集热蒸发器也可以通过吸收大气中的显热和潜热来维持正常的热泵循环，这时就成了空气源热泵，因此太阳能热泵系统可以利用太阳能和空气能两种能源实现全天候的供热。
在太阳能热泵系统中，影响系统性能的因素主要是由压缩机和换热器两方面
构成，因此采用高效节能型压缩机和换热器是提高系统性能的有效方法。蒸发器是太阳能热泵系统中的核心部件，但目前的蒸发器设计一般都是由铜管及铝翅片构成，主要通过增加蒸发器的换热面积和改变铝翅片的表面性来起到节能作用，但这些方法使得换热器的结构复杂，造价较高，其直接使用价值并不是特别高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器，使得蒸发器表面温度分布更加均衡，吸收热量比传统蒸发器更多，从而提高了整个系统的性能。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器，包括铝板、网络干管、网络支管、制冷剂并联进口管道和制冷剂并联出口管道，在所述的铝板的两侧分别设有制冷剂并联进口管道和制冷剂并联出口管道，在所述的制冷剂并联出口管道上并联设置若干路网络干管，在每路网络干管上分别并联设置若干相互连通的网络支管，每路网络干管对应的网络支管汇流后均并联在制冷剂并联进口管道上。
在所述的制冷剂并联进口管道的入口设置制冷剂进口管道，在所述的制冷剂并联出口管道的出口设置制冷剂出口管道。
所述的网络干管和网络支管均设置在铝板内。
所述的制冷剂进口管道与太阳能热泵系统中的节流装置末端相连，所述的制冷剂出口管道与太阳能热泵系统中的压缩机进口或与分离式热管系统中的冷凝端进口相连。
所述的网络干管为5路。
所述的铝板为双层组合而成，其包括上铝板和下铝板，在所述的上铝板的上表面涂刷黑铬，在下铝板的下表面喷塑。
所述的网络干管的当量直径为10mm，网络支管的当量直径为3mm。
所述的制冷剂进口管道和制冷剂出口管道为紫铜管材质。
有益效果：与现有技术相比，本发明的基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器具备以下优点：
（1）网络支管的当量直径为3mm，属于微细通道，由于尺度的微细，面积体积比增大，表面作用增强，从而导致传递效果有明显的增强，比常规尺度提高了2-3个数量级；
（2）仿生微细通道集热/蒸发器整体无活动部件，可固定安装在屋顶表面、阳台等易于接受太阳辐射的地方，安装简单，不影响建筑美观，易于实现建筑一体化。制冷剂经节流装置出口流入集热/蒸发板中，吸收太阳能辐射进行蒸发吸热，当集热板的表面温度比环境温度低时，还可以吸收空气中的热能进行蒸发吸热。蒸发后的制冷剂随后经制冷剂出口管道进入压缩机中；
3）采用了动植物运输管道系统，由于单位比表面积较传统集热/蒸发板大，流动传热性能较传统集热蒸发板好，因此换热表面的温度分布更加均衡；由于采用全铝吹胀而成，因此减小了肋片与管道的接触热阻，增强了换热；由于采用了全铝结构大大降低了换热器材料的成本，使其更加具有市场推广的价值。
附图说明
图1是动物体运输管道示意图；
图2是植物体运输管道示意图；
图3是分形脉管模型示意图；
图4是基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器示意图；
图5是剖断线A-A处截面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1和图2所示，描述的是动植物体的营养物质运输系统，该系统实际上是一种高效的传热、传质系统。由图中可见，这些系统都是由主管道逐渐进行分叉，在这些分叉中高层次和低层次的分叉结构都是相似的，这种结构被称为分形结构。该种结构显示了动植物体所必需营养物质是如何在自相似分形的空间填充管道网络中运输的。因此，将该种结构应用于热泵的换热器中，可以大大提高其热有效性，且由于管道呈树网状分布，可以使换热表面的温度分布更加均衡。
如图3所示，为分形脉管模型，该模型假设其能量耗散率被最小化且末端管道不随生物的体形大小变化，被认为是一种描述脊椎动物心血管系统、呼吸系统、昆虫及植物运输管道的良好工具。本文所提出的基于仿生设计的微细通道蒸发器便是受此启发而来。
从提高制冷量、降低压缩机功率的角度出发，为了充分利用蒸发器面积，减小管路压力损失，本发明中的管路设计成5路走，包括制冷剂并联进口管道6和制冷剂并联出口管道7。
如图4所示，基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器，包括铝板1、制冷剂进口管道2、制冷剂出口管道3、网络干管4、网络支管5、制冷剂并联进口管道6和制冷剂并联出口管道7，制冷剂并联进口管道6并联成5路，制冷剂从这5路中分别进入蒸发板中进行蒸发吸热；制冷剂并联出口管道7，制冷剂在蒸发板中吸收太阳能后汽化成制冷剂气体，气体形式的制冷剂再沿并联成5路的管道经制冷剂出口管道3排出。
在铝板1的两侧分别设有制冷剂并联进口管道6和制冷剂并联出口管道7，在制冷剂并联出口管道7上并联设置若干路网络干管4，在每路网络干管4上分别并联设置5路相互连通的网络支管5，每路网络干管4对应的网络支管5汇流后均并联在制冷剂并联进口管道6上；在制冷剂并联进口管道6的入口设置制冷剂进口管道2，在制冷剂并联出口管道7的出口设置制冷剂出口管道3。
铝板1在制造时，先在其中一块铝板上用石墨印出管路图案，包括网络干管4和网络支管5；同样的，将另一块铝板放在上面加压热轧出管路图案，然后再冷轧至所需厚度；这样在没有用石墨印刷管路的地方就依靠分子引力作用将两块铝板粘接牢固，之后再将复合的铝板进行退火处理，并以2.4~2.8MPa的高压氮气吹胀，便形成了管路通道。
如图5所示，铝板1包括上铝板1-1和下铝板1-2，在上铝板1-1的上表面涂刷光谱选择性吸收材料黑铬，用于充分利用太阳能；在下铝板1-2的下表面进行喷塑处理。
由于制冷剂液体从底部进入蒸发板，从顶部离开，因此顶部管道宽于底部管道，网络干管4的当量直径为10mm，网络支管5的当量直径为3mm；网络支管5属于微细通道，由于尺度的微细，面积体积比增大，表面作用增强，从而导致传递效果有明显的增强，比常规尺度提高了2~3个数量级。
工作过程：制冷剂进口管道2和制冷剂出口管道3由紫铜管加工而成，其中制冷剂进口管道2与太阳能热泵系统中的节流装置末端相连，制冷剂出口管道3与太阳能热泵系统中的压缩机进口或与分离式热管系统中的冷凝端进口相连，上述连接为铜管连接。管路通道中有流动的制冷剂以吸收太阳能和空气中的热量来使自身蒸发，其中制冷剂进口管道2与节流装置连接，制冷剂依次经过网络支管5，网络干管4，制冷剂并联出口管道7，制冷剂出口管道3后进入压缩机。其中制冷剂出口管道3与压缩机进口相连接，以上连接均通过铜管连接。
基于仿生设计的微细通道太阳能集热蒸发器整体无活动部件，可固定安装在屋顶表面、阳台等易于接受太阳辐射的地方，安装简单，不影响建筑美观，易于实现建筑一体化。制冷剂经节流装置出口流入集热蒸发板中，吸收太阳能辐射进行蒸发吸热，当集热板的表面温度比环境温度低时，还可以吸收空气中的热能进行蒸发吸热。蒸发后的制冷剂随后经制冷剂出口管道3进入压缩机中。