CN101737960A - 真空平板式太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
一种真空平板式太阳能集热器，它由有一面为高透光玻璃组成的封闭式偏平盒体，盒体内为真空腔室，盒体两面板之间有若干加强支撑及设有支撑通孔的光吸收换热板组成。支撑透过光吸收换热板上的孔置于盒体两面板之间。光吸收换热板不与盒的腔体、支撑直接接触，只通过进出总管与盒体连接及辅用极少数高热阻材料固定块固定而悬置于真空腔室内。这种采用多支撑真空平板式结构，光吸收集热板悬置于盒体真空腔室的方式，很好地综合解决了现有集热器保温效果及采光效率难以兼顾的难题。便于与建筑一体化，并拓展了太阳能集热器在中高温领域的应用，可以用来发电、制冷、海水淡化及其它应用领域。
Description
技术领域
本发明所属太阳能集热利用领域，特别是真空平板式太阳能集热器
背景技术
现有太阳能集热器主要有同心圆双层真空玻璃管式集热器，聚胺脂保温平板式太阳能集热器。双层真空玻璃管式集热器为内外两层同心圆柱玻璃管，内层玻璃管涂镀有对光吸收换热膜层以加热工质，如：水。内外层圆柱管间抽真空用以保温，外层为高透光玻璃。其优缺点有：①真空隔热保温效果好。②集热管一般同时多支并列组装使用，吸收光能的相邻两内管之间间距大，漏光率高；又因集热管为圆柱形曲面，则太阳能入射率低，致整体面积内光利用率低。③每支管与保温水箱均需连接。连接部位多，热传导损失也较大。④管内一般不能承受高压，主要用于生产低品质热的生活用水。⑤真空管式集热器不易与建筑实现一体化，综合应用成本高且不美观。聚胺脂保温平板式太阳能集热器由透光玻璃盖板，透明聚胺脂泡沫保温层，集热板，保温背板依次排列及周边密封的平面集热盒体。其优缺点有：①集热效率较双层玻璃真空管式高。②容易与建筑一体化。③便于大面积集中利用集热。④由于保温层的保温效果不理想，热损失较双层玻璃真空管高，在温度低时易被冻堵，因此不适宜在高纬度低温地区使用。因此很大的限制了其利用范围。
发明内容
本发明解决了现有太阳能集热器保温与采光效率难以很好兼顾的难题，集合了真空管式及平板式集热器两者的优点，提出了一种集热效率高，保温效果更好的真空平板式太阳能集热器。
本发明所解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：真空平板式太阳能集热器，它由有一面为高透光玻璃组成的封闭式偏平盒体，盒体内为真空腔室，盒体两面板之间有若干加强支撑及设有支撑通孔的光吸收换热板组成。支撑透过光吸收换热板上的孔置于盒体两面板之间，用于强化两面板承受腔体抽真空后外界气压对面板形成的压力。光吸收换热板不与盒的壳体、支撑直接接触，只通过进出总管与盒体连接及辅用极少数高热阻材料固定块固定而悬置于真空腔室内。此结构有效切断了热传递三种途径中空气对流及接触热传导的两条。另外通过对盒体内壁涂镀光反射膜层，对光吸收换热板进行热低发射处理来最大限度降低辐射的第三条热损失途径，从而实现真空平板式集热器达到甚至超过真空管式的保温效果。光吸收换热板由涂镀有对光吸收膜层并设有为工质传热循环管道的管板结合体，工质循环管道由进出总管与外界连通，由管内工质携带热量与外界进行交换，实现真空平板式太阳能集热器集热的目的。
本发明采用多支撑真空平板式结构，光吸收集热板悬置于盒体真空内腔。与现有广泛应用的真空管式及平板式保温集热器相比，本发明集合了两者的优点：①采光利用率高，较管式的两倍以上。②保温效果更优异：悬置于真空腔内的集热板几乎无热传导、热对流的热损失，可以更好的应用于高纬度、温度低的地区。③便于与建筑一体化，提高对建筑面的利用，还可因真空盒体间的高热阻更好的起到给建筑节能降耗的效益。④当光吸收集热板使用金属材料时还可获得普通太阳能集热器不能制取的高温高压热工质，高温高压的高品质热源可以用来发电、制冷、海水淡化及其它应用领域，拓展了太阳能集热器在中高温领域的应用。
附图说明
图1为发明图2的A-A向剖视图
图2为发明的一种光吸收集热板循环管并联式集热器实施例构造图
图3为发明的一种光吸收集热板循环管串联式集热器实施例构造图
图4为发明的一种支撑与盒体背面板及边框结合为一体的集热器实施例构造图
图中1.盒体，2.光吸收换热板，3.真空腔室，4.支撑，5.固定块，6.高透光玻璃，7.进出总管。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的实施情况。
由附图可知：本发明由有一面为高透光玻璃(6)组成的封闭式偏平盒体(1)，盒体(1)内为真空腔室(3)，盒体(1)两面板之间有若干加强支撑(4)及设有支撑通孔的光吸收换热板(2)组成。支撑(4)透过光吸收换热板(2)上的孔置于盒体(1)两面板之间，用于强化两面板以承受真空腔室(3)抽真空后外界气压对面板形成的压力。光吸收换热板(2)由涂镀有对光吸收膜层并设有为工质传热循环管道的管板结合体，由管内工质携带热量由进出总管(7)与外界进行交换。
光吸收换热板(2)不与盒体(1)、支撑(4)直接接触，只通过进出总管(7)与盒体(1)连接及辅用极少数高热阻材料固定块(5)固定而悬置于真空腔室(3)内，从而有效避免了传导与对流热损失。同时盒体(1)内壁涂镀光反射膜层，光吸收换热板(2)进行热低发射处理以最大限度降低辐射热损失。由此有效切断了热传递的三条途径，获得了最佳保温效果。
悬置于真空腔室(3)内的光吸收换热板(2)固定部位可以是盒体(1)内壁，如图1，也可以是加强支撑(4)周边。当利用加强支撑(4)固定时，应考虑光吸收集热板(2)热胀冷缩影响支撑的稳定性，此时可以采用浮动方式连接固定。
光吸收换热板(2)的工质循环管道可制成并列式结构，如图2；也可制成串联式结构，如图3。多级串联式结构在安装有智能控制阀的条件下有利于将工质在一次循环中加热到所需的温度。
图4是一种将支撑(4)与盒体(1)的背面板及边框一次成型做成整体的构造图，其目的是便于集中成型及加工，更方便了后工序的安装操作。
光吸收换热板(2)可用玻璃、金属及其它材料制作。用金属材料制作时，一般用薄板与管料结合。可将板面进行小的波浪形折皱，周边进行90度弯折，这样不但可以提高板的强度，还可提高漫射光的利用率。
当光吸收换热板(2)利用热管原理工作时，也可只设置一个伸出盒体(1)封闭的总管(7)工作。此时的总管(7)为热管的冷凝端。
以上陈述了本发明的具体实施方法结构原理，具体方式选用、参数细节应根据实际应用确定及优化，如：光吸收换热板(2)结构形式的选择与安装，支撑(4)布置的方式与数量，进出总管(7)布置位置及数量，高热阻材料的固定块(5)布置位置与其形状大小的选择等。
Claims (7)
1.一种真空平板式太阳能集热器，它由有一面为高透光玻璃(6)组成的封闭式偏平盒体(1)，盒体(1)内为真空腔室(3)，盒体(1)两面板之间有若干加强支撑(4)及光吸收换热板(2)组成，其特征在于：光吸收换热板(2)上设有供支撑穿过的通孔，支撑(4)透过光吸收换热板(2)上的孔置于盒体(1)两面板之间。
2.根据权利要求1所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：光吸收换热板(2)是涂镀有对光吸收膜层并设有为工质传热循环管道的管板结合体。
3.根据权利要求2所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：传热循环管道在进出总管间以并列方式布置，也可以是串列方式布置。
4.根据权利要求1所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：光吸收换热板(2)不与盒体(1)、支撑(4)直接接触，只通过进出总管(7)与盒体(1)连接及辅用极少数高热阻材料固定块(5)固定而悬置于真空腔室(3)内。
5.根据权利要求4所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：高热阻材料的固定块(5)固定部位可以是盒体(1)内壁，也可以是加强支撑(4)周边。
6.根据权利要求1所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：盒体(1)内壁涂镀光反射膜层，光吸收换热板(2)进行热低发射处理。
7.根据权利要求1所述的真空平板式太阳能集热器，其特征在于：支撑(4)与盒体(1)的背板及边框及可一次制造成型为整体结构。
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