CN105823245A - 一种设置电池板的太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种板状太阳能集热器，包括集热管和集热板，所述集热管为并排的多个，所述相邻的集热管之间通过集热板连接，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在集热管的顶部，所述太阳能电池板通过导热胶与集热管的顶部连接。本发明提供了一种新式结构的太阳能集热器，能够实现集热和发电双重功能，满足多方面的需求。

Description

一种设置电池板的太阳能集热器

技术领域

本发明属于太阳能领域，尤其涉及一种设置电池板的太阳能集热器。

背景技术

随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。太阳能热转化是一种能量转换效率和利用率高而且成本低廉、可在全社会广泛推广的太阳能利用方式。在太阳能热利用装置中，关键是要将太阳辐射能转换成热能，实现这种转换的器件称为太阳能集热器。

目前太阳能集热器一般仅仅具有集热功能，没有同时提供发热和发电功能的集热器，但是现在的需求是在提供热水的同时，还需要同时能够提供相应的电能。

发明内容

针对上述情况，本发明旨在提供一种能够实现电热双重功能的太阳能集热器，保证在提供热能的同时，还可以提供电能，实现太阳能的多功能需求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种板状太阳能集热器，包括集热管和集热板，所述集热管为并排的多个，所述相邻的集热管之间通过集热板连接，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在集热管的顶部，所述太阳能电池板通过导热胶与集热管的顶部连接。

作为优选，所述集热板连接在集热管的顶部位置。

作为优选，所述太阳能电池板和集热板的上部通过导热胶连接。

作为优选，位于集热管顶部和集热板上部的太阳能电池板是一整块太阳能电池板。

作为优选，所述的集热管的横截面是正方形。

作为优选，所述集热管的横截面是长方形，集热管横截面的长方形的相对的边部连接集热板。

作为优选，所述集热管内部设置内肋片，所述内肋片连接长方形的对角，所述内肋片将集热管内部分为多个小流道，在内肋片上设置贯通孔，从而使相邻的小流道彼此连通。

作为优选，所述集热管的横截面是正方形，正方形的内边长为L，所述贯通孔是圆形，圆形的半径r，所述同一翅片上相邻的贯通孔圆心之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10=a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0;

0.34<l/L<0.38;

0.14<r/L<0.17;

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

作为优选，15mm<l<45mm。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1）提供了一种新式结构的太阳能集热器，能够实现集热和发电双重功能，满足多方面的需求。

2）太阳能电池板吸收的热量，一部分用于发电，另一部分余热会通过导热胶传递给集热板，从而传递给集热管内的流体，进一步充分利用太阳能。

3）通过在集热管内部开设贯通孔，在保证了集热管内小流道内流体的分配均匀。

4）本发明通过多次试验，在保证换热量最大以及流动阻力满足要求的情况下，得到一个最优的太阳能集热管优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

附图说明

图1是本发明太阳能集热器的结构示意图；

图2是本发明集热管横截面结构示意图；

图3是本发明内肋片贯通孔分布示意图；

图4是本发明内肋片贯通孔错列分布示意图；

图5是本发明集热管内四边形尺寸示意图。

附图标记如下：

1、集热管2、集热板3、导热胶4、太阳能电池板，5内肋片，6贯通孔，7小流道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参照图1所示，一种板状太阳能集热器，包括集热管1和集热板2，所述集热管1为并排的多个，所述相邻的集热管之间通过集热板2连接，还包括太阳能电池板4，所述太阳能电池板4设置在集热管1的顶部，所述太阳能电池板4通过导热胶3与集热管1的顶部连接。

本发明提供了一种新式结构的太阳能集热器，能够通过集热管实现集热，通过加热集热管的热水实现热量的利用，同时，通过太阳能电池板的集热来实现发电，从而实现集热和发电双重功能，满足多方面的需求。

此外，太阳能电池板吸收的热量，一部分用于发电，但是一般会有余热散失，本发明将余热通过导热胶传递给集热板，从而传递给集热管内的流体，进一步充分利用太阳能。

作为优选，所述集热板2连接在集热管1的顶部位置。

作为优选，所述太阳能电池板4和集热板1的上部通过导热胶连接。

作为优选，位于集热管1顶部和集热板2上部的太阳能电池板是一整块太阳能电池板。

作为优选，集热管1的顶部和集热板2的上部在一个平面上。

作为优选，所述集热管1的横截面是四边形。

作为优选，所述的集热管1的横截面是正方形。

作为优选，所述集热管1的横截面是长方形，集热管横截面的长方形的相对的边部连接集热板。

作为优选，所述集热管1和集热板2为一体化制造。

通过上述集热管和集热板的结构和位置的设置，通过加热和发电双重功能，能够更加充分利用太阳能。

作为优选，四边形的四条边相等，四边形的四个角相等。

作为优选，所述集热管内部设置内肋片5，所述内肋片5连接四边形的对角，如图2所示。所述内肋片5将集热管1内部分为多个小流道7，在内肋片上设置贯通孔6，从而使相邻的小流道7彼此连通。

通过设置内肋片5，将集热管1内部分为多个小流道7，进一步强化传热，但是相应的流体流动的压力增加。通过设置贯通孔6，保证相邻的小流道7之间的连通，从而使得压力大的小流道内的流体可以向邻近的压力小的小流道内流动，解决冷凝端的内部各个小流道7压力不均匀以及局部压力过大的问题，从而促进了流体在换热通道内的充分流动，同时通过贯通孔6的设置，也降低了集热管内部的压力，提高了换热效率，同时也提高了集热管的使用寿命。

优选的，沿着集热管1内流体的流动方向，所述贯通孔6的面积不断的增加。

所述的贯通孔6为圆形结构，沿着集热管1内流体的流动方向，所述圆形结构的半径不断的增加。

因为沿着集热管1内流体的流动方向，集热管1内的流体不断的吸热甚至蒸发，因此使得集热管的压力不断的增加，而且因为贯通孔6的存在，使得集热管1内部的压力分配越来越均匀，因此贯通孔的面积需要很大，通过设置不断的变大，从而使得在保证热管内部压力均匀和压力的情况下，通过贯通孔面积的变化来增加换热面积，从而提高换热效率。

优选的，沿着集热管1内流体的流动方向，所述贯通孔6的面积不断的增加的幅度不断增加。通过如此设置，也是符合流动压力的变化规律，进一步降低流动阻力的同时，提高换热效率。通过如此设置，通过是实验发现可以提高9%左右的换热效率，同时阻力基本保持不变。

优选的，沿着集热管1内流体的流动方向，贯通孔6的分布数量越来越多，进一步优选，所述贯通孔数量不断的增加的幅度不断增加。

通过上述数量的分布原理与面积减少原理相同，与贯通孔数量完全相同相比，通过数量分布来减少流通面积。

在实际实验中发现，贯通孔6的面积不能过小，过小的话会导致流动阻力的增加，从而导致换热的减弱，贯通孔6的面积不能过大，面积过大，会导致换热面积的减少，从而降低换热效果。同样，集热管1的横截面积不能过大，过大导致管板结构单位长度上分布的换热管过少，同样导致换热效果变差，集热管流动面积也不能过小，过小会导致流动阻力增加，从而导致换热效果变差。因此贯通孔6与集热管横截面面积及其相邻贯通孔6之间的距离必须满足一定要求。

因此，本发明是通过多个不同尺寸的集热器的上千次数值模拟以及试验数据，在满足工业要求承压情况下（10MPa以下），在实现最大换热量的情况下，总结出的最佳的集热器的尺寸优化关系。

本发明是集热管1横截面的四边形的四条边相等，四边形的四个角相等下进行的尺寸优化。

所述集热管内管的四边形的内边长（即四边形的外边长减去壁厚）为L，所述贯通孔的半径r，所述同一翅片上相邻的贯通孔之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10=a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0;

0.34<l/L<0.38;

0.14<r/L<0.17;

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

其中，l等于相邻贯通孔6圆心之间的距离。如图3、4所示的左右相邻和上下相邻的贯通孔圆心之间的距离。

进一步优选，15mm<l<45mm。

优选的，随着r/L的增加，所述的a,b增加。

作为优选，a=1.57,b=2.93。

作为优选，如图3、4所示，每个内肋片上设置多排贯通孔6，如图4所示，所述多个贯通孔6为错排结构。通过错排接构，可以进一步提高换热，降低压力。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种板状太阳能集热器，包括集热管和集热板，所述集热管为并排的多个，所述相邻的集热管之间通过集热板连接，其特征在于，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板设置在集热管的顶部，所述太阳能电池板通过导热胶与集热管的顶部连接。

2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热板连接在集热管的顶部位置。

3.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述太阳能电池板和集热板的上部通过导热胶连接。

4.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，位于集热管顶部和集热板上部的太阳能电池板是一整块太阳能电池板。

5.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述的集热管的横截面是正方形。

6.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述集热管的横截面是长方形，集热管横截面的长方形的相对的边部连接集热板。

7.如权利要求6所述的太阳能集热器，所述集热管内部设置内肋片，所述内肋片连接长方形的对角，所述内肋片将集热管内部分为多个小流道，在内肋片上设置贯通孔，从而使相邻的小流道彼此连通。

8.如权利要求7所述的太阳能集热器，所述集热管的横截面是正方形，正方形的内边长为L，所述贯通孔是圆形，圆形的半径r，所述同一翅片上相邻的贯通孔圆心之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10=a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0;

0.34<l/L<0.38;

0.14<r/L<0.17;

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

9.如权利要求8所述的太阳能集热器，15mm<l<45mm。