CN105042908B - 混合流道双效太阳能集热板芯及集热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合流道双效太阳能集热板芯，属于太阳能利用及建筑节能领域，该太阳能集热板芯为一整体结构，包括设于两端的端面，两个端面之间设有吸热板，吸热板下方设有底板，吸热板、底板与端面之间的空腔为通风层，吸热板背面设有栅型流体通道；通风层内沿集热板芯的长度方向设有空气导流板，进风管和出风管与通风层相连通。该混合流道双效太阳能集热板芯，集热效率高，可根据不同季节气温变化和实际需要分别采用热风采暖、热水供应或热风‑热水同时供应，有效地克服了以单一的空气或水为介质的太阳能集热系统在采暖供热中存在的缺陷。本发明还公开了包含该太阳能集热板芯的集热器，该集热器保温效果好，热损失小。

Description

混合流道双效太阳能集热板芯及集热器

技术领域

本发明属于太阳能利用及建筑节能领域，具体涉及一种混合流道双效太阳能集热板芯以及包含该太阳能集热板芯的集热器。

背景技术

目前，随着太阳能利用技术的发展，太阳能平板集热器、真空管集热器用来生产生活热水在居民住宅和公共建筑中已得到广泛的应用，而太阳能用于建筑冬季采暖一直未能得到大面积应用，其主要原因是太阳辐射随季节、时间变化很大，与采暖负荷需求不一致，能量需求与太阳能供给存在季节性偏差。而现有太阳能集热器，未能有效解决这一技术问题。因此，有必要研究一种新型的太阳能集热器解决现有太阳能集热器用于建筑冬季采暖存在的缺陷。

目前，太阳能采暖多采用平板式集热器、真空管集热器及空气集热器。现有的平板式太阳能集热器通常仅能单独对空气或水加热，即平板式太阳能热水器只能提供热水，平板式太阳能空气集热器只能提供热空气。在寒冷地区，对于平板式热水集热器与真空管集热器热水采暖系统，为防止平板式热水集热器及集热系统管路结冰冻堵，一方面，需加入防冻循环介质进行二次换热，另一方面，还需要通过循环泵的运转或者采用电辅加热进行管路防冻，这些措施既需要耗费电能，又增大了系统投资与运行成本，降低了太阳能的利用效率。对于单一的空气采暖系统，虽然解决了冬季防冻问题，但是夏季空气集热系统产生的热能无法利用，造成系统过热和能量浪费。

因此，无论是采用太阳能热水采暖或是热风采暖的单一的太阳能集热系统，在采暖供热中均存在一定缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种可分别使用热水或热风供热采暖，也可同时使用热水和热风供热及采暖的高效的一体化混合流道双效太阳能集热板芯，提供相应的包含该集热板芯的集热器则是本发明的另一个目的。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：混合流道双效太阳能集热板芯，该集热板芯为一整体结构，包括进风管、出风管和设于集热板芯两端的端面，两个端面之间设有吸热板，吸热板下方设有底板，吸热板、底板与端面之间的空腔为通风层，吸热板背面设有U型槽，U型槽内包裹有纵向设置的液体流道支管，支管两端连接有设于吸热板内横向液体流道母管，支管与母管形成栅型流体通道；通风层内沿集热板芯的长度方向设有空气导流板，进风管和出风管与通风层相连通。

进一步地，所述空气导流板为槽型结构，空气导流板的上端固定在吸热板上，下端固定在底板上，使通风层内的空气容易形成扰流。

进一步地，所述空气导流板包括设置在通风层中间的平行于端面的中间板、位于中间板两侧并与中间板交错设置的侧板；侧板与端面平行或者向端面方向倾斜。

进一步地，所述进风管和出风管为圆柱形，圆柱形进风管和出风管位于底板的对角位置。

进一步地，所述进风管和出风管为长方体形，长方体形进风管和出风管位于两个端面上，进风管和出风管的宽度b大于集热板芯宽度的二分之一。

包含上述板芯的混合流道双效太阳能集热器，包括框架，框架内从上往下依次设有玻璃盖板、集热板芯、边沿向上凸起的凹槽型整体保温层和背板；玻璃盖板、集热板芯和保温层的凸沿围成的空腔为空气夹层，集热板芯的进风管和出风管穿过保温层后伸出集热器。

进一步地，所述出风管上设有自动风门，自动风门上连接有控制器。

本发明提供的混合流道双效太阳能集热板芯具有以下有益效果：

（1）用户可根据不同季节气温变化和实际需要选择采用热风采暖、热水供应或热风-热水同时供应，有效地克服了单一的太阳能集热系统在采暖供热中存在的缺陷；冬季使用其空气加热系统直接送入房间采暖，升温快、效率高，并解决了集热器冬季结冰防冻的问题；非采暖季节使用水加热系统直接为用户提供生活热水，提高了夏季太阳能系统有效利用率，并可以防止太阳能系统过热。

（2）通风层内设有空气导流板，导流板为金属材质与吸热板紧密连接，增大吸热换热面积，提高集热效率。

（3）空气导流板采用立直槽型结构，空气导流板交错设置，在通风层形成的镜像双S空气流道，有利于引导空气流向，使空气在整个通风层内流通时形成扰流，既能使传热介质空气与吸热板充分换热，又使传热介质空气流动时在横截面方向更加均匀不产生死角，强化传热，进一步提高了集热效率。

（4）集热板芯为一体结构，可以增加空气加热升温速度，进风管和出风管直接与通风层相联接，减少空气传输过程热量损失，增强采暖效果。

（5）出风管上设有自动风门，自动风门上连接有控制器，可以通过控制器控制自动风门在冬天需要向室内提供热风时打开；在夏季不需要向室内提供热风时，控制自动风门关闭。

（6）本发明提供的集热板芯采用整体结构，工艺简单，装配方便，价格低廉，可用于建筑采暖供热、生活热水供应等场所，具有广泛的应用前景。

本发明提供的混合流道双效太阳能集热器设置有凹槽型整体保温层，集热板芯设置在保温层的凹槽内，可增强集热器保温效果，减小热损失。

附图说明

图1是本发明实施例1的集热板芯的结构示意图；

图2是图1A-A向剖面图；

图3是图2中C处的放大图；

图4是图1B-B向剖面图；

图5是图4中D处的放大图；

图6是本发明实施例1提供的集热器的的结构示意图；

图7是图6的E-E向剖面图；

图8是本发明实施例2的集热板芯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

混合流道双效太阳能集热板芯，其结构如图1~5所示，包括设于板芯两端的端面16，两个端面16之间设有吸热板6，吸热板6下方设有底板13，吸热板6、底板13与端面16之间的空腔为通风层12，底板13的对角位置设有圆柱形进风管4和圆柱形出风管9，出风管9上设有自动风门14，自动风门14连接有控制器15；吸热板6背面设有U型槽，U型槽内包裹有纵向设置的液体流道支管2，支管2两端连接有设于吸热板6内并伸出框架1的横向液体流道母管5，形成液体进口51和液体出口52，支管2与母管5形成栅型流体通道。

通风层12内沿集热板芯的长度方向设有槽型的空气导流板3，空气导流板3的上端固定在吸热板6上，下端固定在底板13上，使通风层12内的空气容易形成扰流，进风管4和出风管9与通风层12相连通。

所述空气导流板3包括水平设置在通风层12中间的平行于端面16的中间板31、位于中间板31两侧并与中间板31交错设置的侧板32，侧板32与端面16平行，空气导流板3使通风层12内形成镜像双S空气流道，可以引导空气在整个通风层12内流动，增加空气在通风层12中的停留时间，使空气与吸热板换热充分均匀，不容易形成死角，集热效率高。

包含上述集热板芯的混合流道双效太阳能集热器，其结构如图6和7所示，包括框架1，框架1内从上往下依次设有玻璃盖板7、集热板芯17、边沿向上凸起的凹槽型整体保温层10和背板11。玻璃盖板7、吸热板6和保温层10的凸沿围成的空腔为空气夹层8；集热板芯17的母管5伸出集热器，集热板芯17的进风管4和出风管9穿过保温层10后伸出集热器。

实施例2

混合流道双效太阳能集热板芯，其结构如图8所示，包括设于板芯两端的端面16，两个端面16之间设有吸热板6，吸热板6下方设有底板13，吸热板6、底板13与端面16之间的空腔为通风层12，两个端面16上设有长方体形进风管4和长方体形出风管9，长方体形进风管4和长方体形出风管9的宽度b大于集热板芯宽度的二分之一，长方体形出风管9上连接圆形的过渡管18，过渡管18的侧壁上设有与长方体形出风管9的出口大小一致的开口，长方体形出风管9插入过渡管18的开口内，过渡管18上设有自动风门14，自动风门14连接有控制器15；吸热板6背面设有U型槽，U型槽内包裹有纵向设置的液体流道支管2，支管2两端连接有设于吸热板6内并伸出框架1的横向液体流道母管5，母管5伸出集热器框架1形成液体进口51和液体出口52，支管2与母管5形成栅型流体通道。

吸热板6、底板13和端面16围成的空腔为通风层12，通风层12内沿集热板芯的长度方向设有槽型空气导流板3，槽型空气导流板3的上端固定在吸热板6上，下端固定在底板13上，使通风层12内的空气容易形成扰流；进风管4和出风管9与通风层12相连通。

所述空气导流板3包括水平设置在通风层12中间的中间板31、中间板31平行交错设置的侧板32，侧板32向设有长方体形出风管9的端面16倾斜，侧板32与端面16的夹角α小于90°，有利于引导空气流向，可以增强空气扰动，强化传热过程，中间板31和侧板32共同作用形成镜像双S空气流道，可以使空气在整个通风层12内流通，利于增加空气流程，增加空气在通风层12中与吸热板换热充分均匀，不容易形成死角，集热效率高。包含上述集热板芯的混合流道双效太阳能集热器，包括框架1，框架1内从上往下依次设有玻璃盖板7、集热板芯17、边沿向上凸起的凹槽型整体保温层10和背板11。玻璃盖板7、吸热板6和保温层10的凸沿围成的空腔为空气夹层8，集热板芯17的进风管4和出风管9穿过保温层10后伸出集热器。

本发明的工作过程：当冬天温度较低时，为避免水结冰上冻破坏管道，关闭液体流道，采用空气加热系统，吸热板6吸收太阳能，对通风层12内的流动空气加热，暖风流出出风管9后被直接送入房间采暖；夏天时，通过控制器15关闭自动风门14，从而关闭空气加热系统，打开液体流道，吸热板6对液体流道内的水加热，为用户提供生活用水，有效利用太阳能，并可防止系统过热。

Claims (2)

1.一种混合流道双效太阳能集热器，其特征在于，包括框架，框架内从上往下依次设有玻璃盖板、集热板芯、边沿向上凸起的凹槽型整体保温层和背板；玻璃盖板、集热板芯和保温层的凸沿围成的空腔为空气夹层；

所述集热板芯为一整体结构，包括吸热板、端面和底板，端面设于集热板芯两端，吸热板、底板与端面之间的空腔为通风层，端面设有进风管、出风管，集热板芯的进风管和出风管穿过保温层后伸出集热器，通过通风层可以使用热风供热采暖；吸热板背面设有U型槽，U型槽内包裹有纵向设置的液体流道支管，支管两端连接有设于吸热板内横向液体流道母管，支管与母管形成栅型流体通道，通过栅型流体通道可以实现热水供热采暖；或者通风层与栅型流体通道配合形成可以同时使用热水和热风供热及采暖的高效的一体结构；通风层内沿集热板芯的长度方向设有空气导流板，空气导流板使通风层内形成镜像双S空气流道，进风管和出风管与通风层相连通；

所述空气导流板为槽型结构，槽型空气导流板的上端固定在吸热板上，下端固定在底板上；

所述空气导流板包括设置在通风层中间的平行于端面的中间板、位于中间板两侧并与中间板交错设置的侧板，侧板与端面平行或侧板向端面方向倾斜，侧板与端面的夹角小于90°；

所述进风管和出风管为圆柱形，圆柱形进风管和出风管位于底板的对角位置；

所述进风管和出风管为长方体形，长方体形进风管和出风管位于两个端面上，进风管和出风管的宽度大于集热板芯宽度的二分之一；长方体形出风管上连接圆形的过渡管，过渡管的侧壁上设有与长方体形出风管的出口大小一致的开口；过渡管上设有自动风门，自动风门连接有控制器，通过控制器控制自动风门。

2.根据权利要求1述的混合流道双效太阳能集热器，其特征在于，所述出风管上设有自动风门，自动风门上连接有控制器。