CN103185401A - 一种具有聚光透镜阵列的平板集热器 - Google Patents

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高雪飞
朱华
李向阳
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Abstract

一种具有聚光透镜阵列的平板集热器，该集热器的透光玻璃盖板上具有聚光透镜阵列，可将照射到集热器上的直接光线汇聚到焦点或焦线上，并用聚焦后的光能量来加热板芯，使得在相同条件下该集热器内部加热温度较其它非聚光类型平板集热器高出很多。具体措施有：一、该平板集热器的透明玻璃盖板是采用特殊工艺在现有真空玻璃上制作聚光透镜阵列而制成的，或者直接用带有聚光透镜阵列的玻璃板制作成的真空玻璃组件充当；二、该平板集热器采用低成本方法制成的气凝胶填充物或者蜂巢格栅填充物作为板芯上层保温材料。此类中高温聚光平板集热器有更为广阔的应用领域，例如太阳能热空调，采暖设备，开水器，蒸汽发生器及小型化工处理设备等。

Description

一种具有聚光透镜阵列的平板集热器
技术领域
本发明涉及一种具有聚光透镜阵列的平板集热器。 
技术背景
平板型太阳能集热器与真空管太阳能集热器相比具有吸热面积大，结构简单，承压能力强，运行安全可靠等特点，是太阳能与建筑一体结合的最佳选择之一；但普通的平板型太阳能集热器热流密度较低，无法进行真空绝热保温，保温措施应用较困难，导致工质的最高加热温度也较低，目前市场上有些保温性能不良的平板集热器在北方寒冷地区的冬季甚至不能将水温提高到用来洗浴的适宜温度。普通平板型集热器热效率及热品质较低的状况，限制了平板集热器的应用领域及地域。为了提高平板集热器的内部最高加热温度以及集热器整体的光热转换效率，聚光型高保温性能平板集热器便应运而生。凭借在现有平板集热器的玻璃盖板上制作聚光透镜阵列，同时应用真空玻璃及高效保温材料等综合技术手段，新型聚光高保温性能平板集热器能够将内部工作介质加热到400℃以上，这样的平板集热器不仅可以作为家用提供生活热水及生活用热，还可在学校，医院，餐馆等单位应用提供用于洗消作业的开水及高温蒸汽，甚至可以在太阳能空调，太阳能热发电领域内得到应用。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提出了一种具有聚光透镜阵列的平板集热器，该聚光平板集热器的特点是：集热器的玻璃盖板上制作有微透镜阵列用于聚光，并综合运用真空玻璃，气凝胶填充物，蜂巢格栅填充物等保温材料提高平板集热器的内部加热温度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在现有平板集热器的玻璃盖板上制作聚光透镜阵列或者在真空玻璃上制作聚光透镜阵列，还可以将制作好聚光透镜阵列的玻璃板制成真空玻璃组件，其中聚光透镜阵列位于真空玻璃组件夹层中起到支撑真空及聚光的作用；采用低成本工艺制作的气凝胶填充物或者具有蜂巢格栅的成形材料作为吸热板芯上的保温材料；综合运用以上聚光及保温措施来达到提高集热器内部加热温度的目的。
本发明的有益效果是：通过在现有平板集热器上进行聚光及保温的创新设计，将平板集热器内部工作介质的最高加热温度提高到400℃以上，提高了平板集热器的光热转换效率，扩展了平板集热器的应用领域及地域。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明所涉及的具有聚光透镜阵列的平板集热器的剖面结构简图。
图2是图1所示集热器的带聚光透镜阵列的玻璃盖板结构图。
图3是图1所示集热器的蜂巢格栅式保温层的结构示意图。
图中：1. 外壳，2. 透明玻璃盖板，3. 板芯上保温层，4. 吸热板芯，5. 板芯下保温层，6. 带有聚光透镜阵列的玻璃板，7. 气凝胶保温层，8. 带有聚光透镜阵列的真空玻璃，9. 带有聚光透镜阵列的真空玻璃组件，10. 蜂巢格栅式保温层，11. 矩形格栅，12. 蜂巢格栅。
具体实施方式
图1描绘了本发明所涉及的具有聚光透镜阵列的平板集热器的基本组成。在集热器外壳（1）中放置有平板集热器的吸热部件，即吸热板芯（4），在吸热板芯（4）下面及四周包围着不透光的板芯下保温层（5），在吸热板芯（4）上面覆盖有可透过光线的板芯上保温层（3），在上保温层（3）的上面覆盖有集热器的透明玻璃盖板（2）。
图2描绘了本发明所提出的综合运用带有聚光透镜阵列的透明玻璃盖板（2）和气凝胶保温层（7）的新型聚光平板集热器。其中上述透明玻璃盖板（2）可以通过在现有单层玻璃板上采用一定工艺制作聚光透镜阵列得到，可称之为带有聚光透镜阵列的玻璃板（6）；另外，上述透明玻璃盖板（2）也可以通过在现有真空玻璃上制作聚光透镜阵列得到，可称之为带有聚光透镜阵列的真空玻璃（8）；再次，上述透明玻璃盖板（2）还可以是利用制作好的带有聚光透镜阵列的玻璃板（6）组装成的带有聚光透镜阵列的真空玻璃组件（9）。
图3描绘了本发明所提出的综合运用带有聚光透镜阵列的透明玻璃盖板（2）和蜂巢格栅式保温层（10）的新型聚光平板集热器，其中蜂巢格栅式保温层（10）的微观结构可以是矩形格栅（11）或蜂巢格栅（12）。

Claims (5)

1.一种具有聚光透镜阵列的平板集热器，包括带有聚光透镜阵列的玻璃盖板，吸热板芯，板芯上层保温材料；其特征为集热器的透光玻璃盖板上具有聚光透镜阵列，集热器板芯上方的保温材料为气凝胶填充物或者蜂巢格栅填充物。
2.根据权利要求1所述的具有聚光透镜阵列的平板集热器，其特征为在集热器的透光玻璃盖板上制作的聚光透镜阵列可以是点聚焦或线聚焦聚光透镜阵列，可以是球面或非球面聚光透镜阵列，还可以是菲涅尔类聚光透镜。
3.根据权利要求1所述的具有聚光透镜阵列的平板集热器，其特征是集热器的透光玻璃盖板为采用一定工艺在现有真空玻璃上制作聚光透镜阵列的玻璃组件。
4.根据权利要求1所述的具有聚光透镜阵列的平板集热器，其特征是集热器的透光玻璃盖板为先采用一定工艺在玻璃板上制作好聚光透镜阵列，再利此带透镜的玻璃板制成的真空玻璃组件，透镜阵列兼具聚光和支撑真空的作用。
5.根据权利要求1所述的具有聚光透镜阵列的平板集热器，其特征为采用气凝胶填充物或者蜂巢格栅填充物作为板芯上层保温材料。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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