CN101261043A - 太阳能集热板芯及使用该集热板芯的太阳能集热器 - Google Patents

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马俊安
沙永玲
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Abstract

本发明公开了一种太阳能集热板芯及使用该集热板芯的太阳能集热器，该集热板芯是由至少一个两端开口的中空腔体结构构成，所述中空腔体结构是由设置于腔体外表的透光层以及设置于腔体中或腔体外表的吸热层构成，所述吸热层与透光层相对设置；所述太阳能集热器包括背部和周边设有隔热保温材料层的壳体，壳体中安装有集热板芯分别设置于集热板芯上下两端的热介质流出通道和热介质流入通道，本发明的集热板芯充水时，透光层及水层起到了增加透射减小反射的作用，太阳光能损失减小，而吸热层的散热通道可被隔热保温材料层和水层所阻挡，其热流很快为流动的水带走，而成为有效得热，散热损失极小，集热效率高。

Description

太阳能集热板芯及使用该集热板芯的太阳能集热器
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其是一种太阳能集热板芯及使用该集热板芯的太阳能集热器。
背景技术
就现有技术而言，真空管集热器适用于中、高温热集热，虽然具有高性能，但价格昂贵，且比较笨重，安装、搬运不便。管板式集热器适用于中、低温集热，价格较适中，一般使用较多，但其不足之处是集热板芯一般是由铜铝或铜铝复合制成，价格仍然偏高，虽然黑表面的表面温度很高，但由于集热器的热源黑表面直接暴露于环境中，因此其散热损失相应较大，热效率较低。并且，由于真空管集热器、管板式集热器所采用的材料多为金属材料，而且形状各异，与建筑本身很难融为一体，影响建筑的美观度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热效率高、结构简单的太阳能集热板芯及使用该集热板芯的太阳能集热器。
本发明的技术方案是：一种太阳能集热板芯，是由至少一个两端开口的中空腔体结构构成，所述中空腔体结构包括设置于腔体迎光面的透光层、设置于腔体中或腔体背光面的吸热层，所述吸热层与透光层相对设置。
所述中空腔体结构是由相对设置的透光层和不透明的吸热层以及连接于透光层和吸热层之间的侧板围合而成；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
所述中空腔体结构是由外表的透光层和连接于透光层之间的侧板围合而成，吸热层设置于透光层之间的中空腔体内部；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
所述透光层和吸热层为平面板、弧形板、波浪形板或瓦楞形板。
所述透光层上开设有贯通中空腔体内外的透气孔。
本发明的太阳能集热器的技术方案是：该太阳能集热器包括集热板芯及分别设置于集热板芯上下两端的热介质流出通道和热介质流入通道，其特征在于：所述集热板芯是由一个或一个以上的两端开口的中空腔体结构结合而成，所述中空腔体结构是由设置于腔体外表的透光层以及设置于腔体中或腔体外表的吸热层构成，所述吸热层与透光层相对设置，所述集热板芯的两端开口分别与热介质流出通道和热介质流入通道连通。
所述中空腔体结构是由相对设置的透光层和不透明的吸热层以及连接于透光层和吸热层之间的侧板围合而成；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
所述中空腔体结构是由外表的透光层和连接于透光层之间的侧板围合而成，吸热层设置于透光层之间的中空腔体内部；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
所述透光层和吸热层为平面板、弧形板、波浪形板或瓦楞形板。
所述透光层上开设有贯通中空腔体内外的透气孔。
本发明从集热原理上和结构上提供了完全不同于传统管板式太阳能集热板芯的太阳能集热板芯，这种集热板芯包括中空腔体可供热介质流动，并具有设置于迎光面的透光层和设置于中空腔体中或背光面上的吸热层，光线通过透光层可抵达吸热层，光在吸热层上完成光热转换，使吸热层变成热源，热源只有向水层这个唯一的传热通道，而吸热层的散热通道可被外设的隔热保温材料层和中空腔体内的水层所阻挡，其热流很快为流动的热介质带走，而成为有效得热，散热损失极小，集热效率高；另外，本发明的集热板芯充水时，透光层及水层起到了增加透射减小反射的作用，太阳光能损失减小，水在这里充当了增透体、隔热体、和载热体，是一种高效合理的创意。本发明的结构十分简单，整个板芯只有一个零件，制造容易，取材方便，成本低廉，性价比高，有利于推广普及。
另外本发明的集热板芯可采用有机塑料等成本较低、重量较轻的透明材料，从而代替了铜、铝等贵金属材料，因此成本低，承重要求小，可作为建筑物的窗户、墙面或屋顶而与建筑物结合为整体。
另外，本发明可由自己选定的透明材料可以一次成型的拉出本发明所需要的中空腔体，然后在根据所要求的安装位置来决定腔体长、宽尺寸。将集热板芯的两端连通固定进、出水管，最后安装在背部有隔热层的壳体中即可制作成太阳能集热器。
附图说明
图1是本发明的集热板芯实施例1的截面示意图；
图2是本发明的集热板芯实施例2的截面示意图；
图3是本发明的集热板芯实施例3的截面示意图；
图4是本发明的集热板芯实施例4的截面示意图；
图5是本发明的集热板芯实施例5的截面示意图；
图6是本发明的集热板芯实施例6的截面示意图；
图7是本发明的太阳能集热器实施例1的结构示意图；
图8是图7的A-A剖视图；
图9是图7的B-B剖视图。
图10是本发明的太阳能集热器实施例2的结构示意图；
具体实施方式
如图1所示，本发明的集热板芯的实施例1，该集热板芯是由相对设置的平板形的透光层1和吸热层2以及连接于透光层1和吸热层2之间的侧板3围合而成的两端开口的中空腔体结构，集热板芯的中空腔体内可供热介质流动，所述吸热层2为黑色，该集热板芯整体由有机塑料一次拉制而成，吸热层2的黑色是由拉制时在吸热层所在层中加入颜料而制作出的黑色板，所侧板3及透光层1为透明板。
如图2所示，本发明的集热板芯的实施例2，与实施例1的不同之处在于，侧板3对中分为透明和黑色各半，将集热芯对中分为透光面和吸热面。实施例2的这种情况是由拉制工艺中在有机塑料中对半加颜料的工艺导致的。
如图3所示，本发明的集热板芯的实施例3，集热板芯是由透明的中空腔体中设置黑色的吸热层8构成，中空腔体的顶、底面具有与吸热层8相对设置的透明的透光层9、10。
如图4所示，本发明的集热板芯的实施例4，与实施例1的不同之处在于，该集热板芯整体由有机塑料一次拉制而成的整体透明腔体，在其中一个透明板的内表面上通过涂抹、镀膜、粘贴等方式制作出黑色层。该实施例中当然也可以在其中一个透明板的外表面上通过涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色纸等方式制作出黑色层。
如图5所示，本发明的集热板芯的实施例4，与实施例1的不同之处在于，透光层1和吸热层2为弧形板，且透光板1上设有贯通中空腔体内外的透气孔11，实施例4的集热板芯用于空气作为热介质的集热工作，透气孔11可使空气能够自由进入集热板芯内部。
如图6所示，本发明的集热板芯的实施例6，与实施例1的不同之处在于，透光层1和吸热层2为波浪形板。
如图7～图9所示，本发明的集热器的实施例1，采用上述集热板芯实施例中的任意的集热板芯7及分别设置于集热板芯7上下两端的热介质流出通道5和热介质流入通道6，集热板芯7的两端开口分别与热介质流出通道5和热介质流入通道6连通。该种集热器实施例2可用于建筑的窗户或墙面，在具体使用时，将集热板芯7固定在具有保温性能的墙面或直接作为固定窗户使用。
如图10所示，本发明的集热器的实施例2，与集热器的实施例1的不同之处在于：集热板芯7的背面还设有隔热保温材料层4，该种集热器实施例2可用于建筑的屋顶或墙面。
本发明的集热器在工作时，以水作为热介质，水通过热介质流入通道6进入集热板芯7的中空腔体内，集热板芯7充水时，集热板芯7迎光的透光层1及内部的水起到了增加透射减小反射作用，使太阳光能损失减小，入射太阳能光线充分穿过透光层1并穿过透明的水层抵达背光的黑色的吸热层2，光在吸热层2上完成光热转换，使其变成热源，当吸热层2是被夹在水与外设的隔热保温材料层4之间时，吸热层2的只能向水层传递，基本上不会向环境散失热量，及时不设置隔热保温材料层，由于吸热层的热流很快为流动的水带走，散热损失也比较小。

Claims (13)

1、一种太阳能集热板芯，其特征在于：是由至少一个两端开口的中空腔体结构构成，所述中空腔体结构包括设置于腔体迎光面的透光层、设置于腔体中或腔体背光面的吸热层，所述吸热层与透光层相对设置。
2、根据权利要求1所述的太阳能集热板芯，其特征在于：所述中空腔体结构是由相对设置的透光层和不透明的吸热层以及连接于透光层和吸热层之间的侧板围合而成；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
3、根据权利要求1所述的太阳能集热板芯，其特征在于：所述中空腔体结构是由外表的透光层和连接于透光层之间的侧板围合而成，吸热层设置于透光层之间的中空腔体内部；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
4、根据权利要求1～3中任意一项所述的太阳能集热板芯，其特征在于：
所述透光层和吸热层为平面板、弧形板、波浪形板或瓦楞形板。
5、根据权利要求4所述的太阳能集热板芯，其特征在于：所述透光层上开设有贯通中空腔体内外的透气孔。
6、根据权利要求1～3中任意一项所述的太阳能集热板芯，其特征在于：
所述透光层上开设有贯通中空腔体内外的透气孔。
7、一种太阳能集热器，其特征在于：包括集热板芯及分别设置于集热板芯上下两端的热介质流出通道和热介质流入通道，所述集热板芯是由一个或一个以上的两端开口的中空腔体结构结合而成，所述中空腔体结构是由设置于腔体外表的透光层以及设置于腔体中或腔体外表的吸热层构成，所述吸热层与透光层相对设置，所述集热板芯的两端开口分别与热介质流出通道和热介质流入通道连通。
8、根据权利要求7所述的太阳能集热器，其特征在于：所述中空腔体结构是由相对设置的透光层和不透明的吸热层以及连接于透光层和吸热层之间的侧板围合而成；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
9、根据权利要求7所述的太阳能集热器，其特征在于：所述中空腔体结构是由外表的透光层和连接于透光层之间的侧板围合而成，吸热层设置于透光层之间的中空腔体内部；所述透光层为有机透明材料，所述吸热层为黑色材料层或在透明板的内表面或外表面上涂抹颜料、磁控喷溅技术涂覆黑色材料或粘贴黑色膜而成的黑色层。
10、根据权利要求7～9中任意一项所述的太阳能集热器，其特征在于：所述透光层和吸热层为平面板、弧形板、波浪形板或瓦楞形板。
11、根据权利要求10所述的太阳能集热器，其特征在于：所述透光层上开设有贯通中空腔体内外的透气孔。
12、根据权利要求7、8、9、11所述的太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能集热器上于集热板芯的吸热层背面装有保温隔热材料层。
13、根据权利要求10所述的太阳能集热器，其特征在于：所述太阳能集热器上于集热板芯的吸热层背面装有保温隔热材料层。
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