CN101963407A - 太阳能集热单元结构 - Google Patents

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吴艳元
罗赞继
许鑫
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Abstract

本发明公开一种太阳能集热单元结构,包括反光体和集热储热元件,所述集热储热元件外层为全玻璃真空集热管,所述全玻璃真空集热管内密封有复合相变储热材料,并设置供传热工质通过的U形换热管或用于传导输出热量的热管;所述反光体的截面为复合抛物线状;所述全玻璃真空集热管的内层涂有能耐高温的选择性吸热膜层。本发明所述集热储热元件接收经反光体反射聚焦的太阳光辐射能,通过全玻璃真空集热管的外管、真空层、内管选择性吸收膜层、复合相变储热材料并储存在其中,需要时通过U形换热管或热管将热量导出,并可以通过串并联组成不同规模的太阳能集热器。

Description

太阳能集热单元结构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种集热效率高且使用安全、安装简便的太阳能集热单元结构。 背景技术
[0002] 随着现代工业和社会的发展,人类社会对于资源和能源的依赖日益加强。而众所 周知,地球上的资源和能源是有限的,所以,资源和能源的有效利用成了首要问题,太阳能 是人类可以利用的最丰富的能源。
[0003] 近年来,太阳能热水器已进入千家万户,在太阳能的热利用中,关键是将太阳的辐 射能转换为热能。由于太阳能比较分散,必须设法把它集中起来,所以,集热器是各种利用 太阳能装置的关键部分。现有技术中的太阳能热水器包括支架,储热水箱以及连接水箱的 真空集热管。当该真空吸热管接收到太阳能后,利用冷水比热水比重大的原理,而产生冷水 下流、热水上升的现象,进而使所述真空吸热管内的液体达到自然对流循环加热。现有技术 的缺点在于:由于依靠储热水箱中的水储存太阳热能供使用,储热水箱体积大,重量重、成 本高;真空管和水箱中始终充满水,容易有渗漏、漏水造成损失,特别是寒冷地区冬季使用 存在抗冻隐患,甚至造成巨大损失。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种储热体积小,储热温度高、储热密度大、没有 漏水隐患、集热效率高且使用安全、安装简便的太阳能集热系统元器件,可以构成不同规模 的太阳能系统,满足不同温度和热量的对象使用。
[0005] 本发明采用以下技术方案解决所述问题:
[0006] 一种太阳能集热单元结构,包括反光体和集热储热元件,所述集热储热元件外层 为全玻璃真空集热管,所述全玻璃真空集热管内密封有复合相变储热材料,并设置供传热 工质通过的U形换热管或用于传导输出热量的热管。
[0007] 进一步的,所述反光体的截面为复合抛物线状;所述全玻璃真空集热管的内层涂 有耐高温选择性吸热膜层。
[0008] 进一步的,所述U形换热管由铜制成。
[0009] 本发明所述太阳能集热单元结构,由于利用全玻璃真空集热内管腔体直接作为储 热场所,等需要的时候通过传热工质传输到需要的地方直接使用,可以省去或减小现有太 阳能热水器和系统的储热水箱,而且由于采用相变储热材料,当出现全玻璃真空管破损、漏 气、掉膜等问题时,不影响整机和系统使用,更不会造成跑水结冰等现象,确保了使用太阳 能的安全性;由于采用复合抛物线状反光体,具有更高效的聚光效果,使真空管使用数量减 少,系统简化,安装简便,进一步提升温度。
附图说明
[0010] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。[0011] 图1是本发明所述太阳能集热单元结构采用U形换热管的组成示意图;
[0012] 图2是图1所示A-A视图;
[0013] 图3是本发明所述采用U形换热管的集热储热元件的结构详图;
[0014] 图4是本发明所述采用热管的集热储热元件的结构详图。
[0015] 图中:
[0016] 1、反光体;2、集热储热元件;3、全玻璃真空集热管;4、复合相变储热材料;5、U形 换热管;6、管口塞;7、热管。
具体实施方式
[0017] 如图1至图3所示,给出了本发明所述太阳能集热单元结构采用U形换热管的组 成结构图,其包括反光体ι和集热储热元件2,如图3所示,所述集热储热元件2外层为全 玻璃真空集热管3,全玻璃真空集热管3在管口采用管口塞6进行密封,其内密封有复合相 变储热材料4,并同时设置有供传热工质通过的U形换热管5,U形换热管5内可根据需要 通入需要加热的水或是导热油作为传热工质;为尽可能的将入射太阳能量吸收,所述反光 体1的截面采用复合抛物线形状,并在所述全玻璃真空集热管3的内层涂有耐高温的选择 性吸热膜层。
[0018] 同时为达到更好的换热效果,有利于传热工质与复合相变储热材料4之间热量的 及时交换,所述U形换热管5由铜制成。
[0019] 本发明所述太阳能集热单元结构的工作原理为:所述集热储热元件2接收经反光 体1反射聚焦的太阳光辐射能,通过全玻璃真空集热管3的外管、真空层、内管选择性吸收 膜层,最终热能由复合相变储热材料4吸收并储存在其中,需要时通过U形传热管5内的传 热工质传输到需要的地方;复合相变储热材料相比传统的真空管和水箱储热,其储能密度 大,储热温度高,并且可通过串并联组成不同规模的太阳能集热器,可方便的构建安全型太 阳能热水装置,省却储热水箱,简化系统结构。
[0020] 如图4所示,给出了本发明所述太阳能集热单元结构的另外一种实施方式,其将 相应的U形换热管5变换为热管7,其可充分利用热传导原理与外部工质的快速热传递性 质,透过热管将复合相变储热材料4内储存和吸收的热量迅速传递到外部流经的水或导热 油中,实现相应的加热功能。

Claims (4)

  1. 一种太阳能集热单元结构,包括反光体(1)和集热储热元件(2),其特征在于:所述集热储热元件(2)外层为全玻璃真空集热管(3),所述全玻璃真空集热管(3)内密封有复合相变储热材料(4),并设置有供传热工质通过的U形换热管(5)或用于传导输出热量的热管(7)。
  2. 2.根据权利要求1所述的太阳能集热单元结构,其特征在于:所述反光体(1)的截面 为复合抛物线状。
  3. 3.根据权利要求1所述的太阳能集热单元结构,其特征在于:所述全玻璃真空集热管 (3)的内层涂有耐高温的选择性吸热膜层。
  4. 4.根据权利要求1所述的太阳能集热单元结构,其特征在于:所述U形换热管(5)由 铜制成。
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