CN105222374A - 一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光热发电技术领域，公开了一种一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器。该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器包括：壳体，所述壳体为透明；集热管路，多根集热管路互相平行地布置在所述壳体内部，多根集热管路之间串联连接，壳体与集热管路之间设置为真空；紧贴集热管路表面的作为集热器吸热腔的吸热翅片，该吸热翅片为与集热管路匹配的波纹型，且该吸热翅片表面敷设有选择性吸收涂层；背光面的热辐射屏蔽层，该热辐射屏蔽层为镀膜反射板。本发明提高了太阳能集热器的集热换热效率，大幅度降低黑体辐射热损失，解决了温升问题，简化了制造工艺和保温工艺，且具备良好的保温抗冻能力，延长了集热器的使用寿命。

Description

一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电系统技术领域，特别涉及一种一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器。

背景技术

能源是社会发展，人类进步的基础。随着工业的发展不断壮大以及人类的需求日益扩大，能源形势日趋紧张，绿色能源被认为是从根本上解决人类能源需求的途径。

其中太阳能因其“储量”无限性，分布普遍性，清洁及经济性的特点而被认为是最具发展潜力的新能源之一。太阳能光热发电的特点是与电网适配性好，光电转换率高，环保可调等，因而成为太阳能利用的重要发展方向。

太阳能光热发电的关键是将太阳光能量积聚化，产生发电所需的温度和能量，因而太阳能光热发电系统的集热器部分成为整个系统的关键，它直接影响光热电转化效率和发电成本的经济性。

现有的太阳能热水集热器具有多种结构，一般可分为板式集热器、真空集热管和热管式真空集热器。板式集热器性价比较高，吸热换热界面处相对平缓，能量分布较均匀，整个界面不存在热点，整体换热较均匀，使用寿命较长，因此板式集热器在太阳能光热领域占据重要的地位，但是板式集热器抗冻性能差，不适于北方地区使用。真空集热管可耐低温-30℃，但是玻璃管件的破损率较高，且低温效能较差，直流方式的真空集热管在夏季有爆管的危险。热管式真空集热器效能较好，但同样存在玻璃管易裂的危险，因此，目前尚未出现一种普适性的，性价比较高的太阳能集热器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器。具有良好的抗冻能力、更高的集热换热效果、更长的使用寿命和更低的制作成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器，包括：壳体，所述壳体为透明；集热管路，多根集热管路互相平行地布置在所述壳体内部，多根集热管路之间串联连接，壳体与集热管路之间设置为真空；紧贴集热管路表面的作为集热器吸热腔的吸热翅片，该吸热翅片为与集热管路匹配的波纹型，且该吸热翅片表面敷设有选择性吸收涂层；背光面的热辐射屏蔽层，该热辐射屏蔽层为镀膜反射板。

优选地，集热管路由平管、翘管、绕管组成，平管、翘管、绕管之间互相串联连接，多根平管之间互相平行。

优选地，集热管路封装于透明壳体内，通过支架进行固定。

优选地，支架为不锈钢弹簧片。

优选地，热辐射屏蔽层为铝板或镀铝不锈钢板，并通过支架固定在透明壳体内部。

优选地，将所述热辐射屏蔽层与集热管路间距为2-5mm。

优选地，所述热辐射屏蔽层为1-3层。

优选地，壳体为圆柱形或椭圆柱形。

优选地，将所述壳体通过真空抽嘴抽真空。

优选地，所述壳体外侧的管路通过包裹保温材料或采用真空保温管进行保温。

优选地，所述壳体内填制蒸散型和非蒸散型吸气剂以维持真空腔的真空度。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：多根集热管串联和位于集热管上方的吸热翅片相结合，对射入的太阳光谱设置了光陷阱，提高了集热器的集热换热效率。波浪形的吸热翅片增大了与集热管间的接触面积，使换热表面温度分布更为均匀，降低系统管路热损耗及系统循环泵功耗，从而提高太阳能集热器的集热换热效率。排管式连接的管路流阻小，可以通过循环加热解决温升小的问题，制造和保温工艺简单。由于采用热辐射屏蔽层和波纹板吸热结构，排管集热器的等效辐射面积比传统单管热靶低，大幅度降低黑体辐射热损失；且排管式的管路流阻小，通过循环加热解决温升问题，简化了制造工艺和保温工艺。真空腔体使得保温效果更好，使得集热器具备更佳的抗冻能力，解决了玻璃管真空封装问题，延长集热器的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的结构示意图；

图2是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的受光面结构示意图；

图3是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的背光面结构示意图；

图4是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的侧视图；

图5是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的内部排管的平管结构图；

图6是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的内部排管的翘管结构图；

图7是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的内部排管的绕管正面结构图；

图8是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的内部排管的绕管背面结构图；

图9是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的支架结构图；

图10是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的波纹板正面结构图；

图11是本发明实施例的一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器的波纹板侧面结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

参见图1、图2、图3和图4，为该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的结构示意图、受光面和背光面结构示意图以及侧视结构示意图。该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器包括：多根集热管路1，管路1之间等距平行设置，分布成两层，也可以是多层结构可最大限度互相弥补内外线匝之间的空隙，装配性能好；透明壳体2，透明壳体2采用硼硅玻璃形成圆柱形或椭圆柱形，且该透明壳体表面涂覆有增透膜3，增透膜3用于减少透明壳体表面太阳光损失，增大太阳光的入射能量；玻璃管支架4，支架用于将多根管路1固定于透明壳体2内部，该支架采用不锈钢弹簧片且该支架数量可根据集热器具体尺寸进行设置；玻璃管连接头5和端板6，连接头将多根管路1与透明壳体2通过玻璃端板6进行连接；真空抽嘴7，壳体2通过真空抽嘴7抽真空，真空具有较低的气体导热损失，增强了集热器的光热效率。

参见图3，在太阳能集热器的背光面设置作为一维非跟踪聚焦集热器的热辐射屏蔽层8，该热辐射屏蔽层8采用铝板或镀膜不锈钢板，与集热排管间距2-5mm，可大幅度降低黑体辐射热损失，提高集热器效率。

参见图5、图6，为一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的吸热翅片正面和侧面结构示意图。该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的吸热翅片9紧贴管路1的表面，并呈波浪形，波浪形翅片形成平行小腔体，使得光线进入后形成光陷阱，从而达到更好的换热效果。吸热翅片9表面涂覆选择性吸收涂层10，用于吸收太阳能可见光，反射红外光，进一步提高集热器的光热效率。

参见图7、图8、图9和图10，为该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的排管结构示意图。该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器排管管路1包括：平管11，翘管12和绕管13。多根排管之间等距平行设置，平管11和翘管12交叉分布，端口处为绕管13结构，此结构可最大限度互相弥补内外线匝之间的空隙，装配性能好。

参见图11，为该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的玻璃管支架结构示意图。该一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器实施例的玻璃管支架4采用不锈钢弹簧片，将将多根管路1固定于透明壳体2内部。

此外，集热器两端进出流母管14外侧可以包裹保温材料，也可以套设真空保温套管保温。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种一维全玻璃真空排管式非跟踪太阳能集热器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体为透明；

集热管路，多根集热管路互相平行地布置在所述壳体内部，多根集热管路之间串联连接，壳体与集热管路之间设置为真空；

紧贴集热管路表面的作为集热器吸热腔的吸热翅片，该吸热翅片为与集热管路匹配的波纹型，且该吸热翅片表面敷设有选择性吸收涂层；

背光面的热辐射屏蔽层，该热辐射屏蔽层为镀膜反射板。

2.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述集热管路由平管、翘管、绕管组成，平管、翘管、绕管之间互相串联连接，多根平管之间互相平行。

3.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述集热管路封装于透明壳体内，通过支架进行固定。

4.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述支架为不锈钢弹簧片。

5.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述热辐射屏蔽层为铝板或镀铝不锈钢板，并通过支架固定在透明壳体内部。

6.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述热辐射屏蔽层与集热管路间距为2-5mm。

7.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述热辐射屏蔽层为1-3层。

8.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，将所述壳体通过真空抽嘴抽真空。

9.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述壳体外侧的管路通过包裹保温材料或采用真空保温管进行保温。

10.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述壳体内填制蒸散型和非蒸散型吸气剂以维持真空腔的真空度。