CN106152557A - 非跟踪式太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非跟踪式太阳能集热器。该集热器包括壳体、流体流入管、流体流出管、两根集热管和吸热板，其中壳体包括迎光面和背光面。流体流入管穿过壳体的一端，流体流出管穿过壳体的另一端。两根集热管固定地安装在壳体内且两根集热管的入口端均与流体流入管流体连通，而两根集热管的出口端均与流体流出管流体连通。吸热板安装在壳体的迎光面与集热管之间，且吸热板的面向壳体的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，吸热板的另一侧与集热管紧密地贴合。太阳光通过壳体的迎光面照射在吸热板上，吸热板吸收的热量用于加热集热管内的传热介质。本发明的集热器结构简单、制作方面、成本低、寿命长、集热效率高。

Description

非跟踪式太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，具体涉及一种非跟踪式太阳能集热器。

背景技术

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。太阳能集热器是用来吸收太阳辐射使之转换为热能并传递给热介质的装置，它虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的。常见的有平板型、真空管型和聚光型太阳能集热器。

真空管型太阳能集热器常常采用全玻璃真空管式集热管，由内、外两个玻璃管构成，内、外管之间形成真空腔，内管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层，内管内传输传热介质(水)。现有技术非跟踪式太阳能集热器中，通常仅设有单根集热管，虽然结构简单，但热吸收效率低。。

因此，本领域迫切需要研发一种结构简单、制作方面、成本低的具有高热吸收效率、低热发射率、高工作温度的太阳能集热管。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、制作方面、成本低、寿命长、集热效率高的集热器。

为实现上述目的，本发明提供了一种非跟踪式太阳能集热器，其特征在于，所述集热器包括：

壳体，所述壳体包括迎光面和背光面；

流体流入管，所述流体流入管穿过所述壳体的一端；

流体流出管，所述流体流出管穿过所述壳体的另一端；

两根集热管，所述两根集热管固定地安装在所述壳体内且所述两根集热管的入口端均与所述流体流入管流体连通，而所述两根集热管的出口端均与所述流体流出管流体连通；以及

吸热板，所述吸热板安装在所述壳体的迎光面与所述集热管之间，且所述吸热板的面向所述壳体的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，所述吸热板的另一侧与所述集热管紧密地贴合。

一优选实施例中，所述壳体内部形成有密闭的真空环境，太阳光通过所述壳体的所述迎光面照射在所述吸热板上，所述吸热板吸收的热量用于加热所述集热管内的传热介质。

在一优选实施例中，所述吸热板具有与所述集热管贴合的表面形状。

在一优选实施例中，所述壳体呈圆柱形或椭圆柱形，所述圆柱形或椭圆柱形的壳体由通过其中心轴线的平面分为迎光面和背光面两个部分。

在一优选实施例中，所述迎光面的外侧壁涂覆有增透膜，所述增透膜用于提高太阳光的入射率；和/或所述背光面的内侧壁设有热辐射屏蔽层，所述热辐射屏蔽层用于减少所述集热器的热辐射损失。

在一优选实施例中，所述集热管的面向所述背光面的一侧设有热辐射屏蔽板或金属反射板。

在一优选实施例中，所述集热管的面向所述背光面的一侧设有1至3层热辐射屏蔽板。

在一优选实施例中，所述金属反射层为银箔或铝箔。

在一优选实施例中，所述壳体为玻璃管，所述集热管为金属管，所述金属管与玻璃管之间通过可伐连接。

在一优选实施例中，所述壳体由硼硅玻璃制成。

在一优选实施例中，所述流体流入管通过三通与所述集热管的入口连接，而所述流体流出管通过另一三通与所述集热管的出口连接。

在一优选实施例中，所述吸热板的面向所述壳体的迎光面的一侧所涂覆的选择性吸收涂层为半导体吸收-金属反射串列表面、金属-电介质复合材料、电介质-金属干涉叠层表面或本征选择性吸收表面或微不平表面。

在一优选实施例中，所述选择性吸收涂层由金属反射层与形成在金属反射层上的半导体吸收层构成，其中，所述金属反射层材料为Ge，半导体吸收层的材料为Al。

在一优选实施例中，所述流体流入管由通过膨胀节互连的两段管路组成，且所述流体流出管由通过另一膨胀节互连的两段管路组成。

在一优选实施例中，每根所述集热管包括一段较长的管路和两段较短的管路，该段较长的管路的两端分别通过两个直角弯头与所述两段较短的管路的一端连接，所述两段较短的管路的另一端分别通过两个三通与所述流体流入管的出口和所述流体流出管的入口连接。

在一优选实施例中，所述壳体内填制用于维持壳体内真空度的蒸散型和非蒸散型吸气剂。

在一优选实施例中，所述吸热板通过支架与所述集热管固定连接，或者所述吸热板通过粘合剂与所述集热管粘合在一起。

在一优选实施例中，所述集热管的外径为5-10mm，较佳地为8mm。

在一优选实施例中，所述集热管的管壁厚度为0.3mm-0.7mm，较佳地为0.5mm。

本发明的集热器内设有与吸热板，吸热板上涂覆有太阳吸收效率高、反射效率低的选择性吸收涂层，吸热板的表面积较大，吸热板吸收的热量能够迅速传递给集热管，热辐射屏蔽层，所述热辐射屏蔽层用于减少所述集热器的热辐射损失。另外，本发明的集热器中设有两根集热管，使得吸收效率更高，同时制作工艺和成本低且安装方便。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的非跟踪式太阳能集热器的示意透视图；

图2是图1的非跟踪式太阳能集热器的剖面示意正视图；以及

图3是图1的非跟踪式太阳能集热器的示意端视图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1～3所示，本发明的非跟踪式太阳能集热器100包括壳体1、第一集热管2、第二集热管3、流体流入管4、流体流出管5和吸热板6，其中壳体1包括迎光面和背光面，且壳体上设有真空抽嘴(图未示)。流体流入管4穿过壳体1的一端并与其密封。流体流出管5穿过壳体1的另一端并与其密封。第一集热管2和第二集热管3固定地安装在壳体1内且两根集热管2、3的入口端均与流体流入管4的出口连接并流体连通，而两根集热管2、3的出口端均与流体流出管5的入口连接并流体连通。吸热板6安装在壳体1的迎光面与集热管之间，且吸热板的面向壳体的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，吸热板的另一侧与集热管紧密地贴合。较佳地，吸热板6具有与第一集热管2和第二集热管3贴合的表面形状。

流体流入管4通过三通7与第一集热管2和第二集热管3的入口连接并流体连通。流体流出管5通过另一三通10与第一集热管2和第二集热管3的出口连接并流体连通。流体流入管4由通过第一膨胀节8互连的两段管路组成。流体流出管5由通过第二膨胀节11互连的两段管路组成。

第一集热管2和第二集热管3可以为大致U形管。或者，第一集热管2可以包括一段较长的管路21和两段较短的管路22、23，该段较长的管路21的两端分别通过直角弯头15、9与两段较短的管路22、23连接。类似地，第二集热管3可以包括一段较长的管路31和两段较短的管路32、33，该段较长的管路31的两端分别通过直角弯头13、14与两段较短的管路32、33连接。

本发明的集热器中，壳体1为玻璃管，第一和第二集热管2、3为金属管或玻璃管。较佳地，壳体1由硼硅玻璃制成，第一和第二集热管2、3为金属管，集热管与壳体之间用可伐连接。

集热器的壳体1密封，且壳体内部可通过真空抽嘴(图未示)抽成真空。太阳光通过壳体的迎光面照射在吸热板6上，吸热板6吸收的热量用于加热集热管内的传热介质，从而实现集热器收集太阳能的作用。

附图所示的集热器壳体1为圆柱形，该圆柱形集热器壳体由通过其中心轴线的平面分为迎光面和背光面两个部分，其中迎光面是透明的。较佳地，在壳体迎光面的外侧壁涂覆有增透膜，从而提高太阳光的入射率，进一步提高集热管的工作温度。

较佳地，第一集热管2和第二集热管3的面向背光面的一侧设有热辐射屏蔽板或金属反射板12。或者，在壳体1背光面的内侧壁设有热辐射屏蔽层。该热辐射屏蔽层可以是固定在背光面的内侧壁的铝板或银板或镀铝不锈钢板，也可以是镀在背光面的内侧壁的金属反射层，例如银箔或铝箔。热辐射屏蔽板/层能够减少集热器的热辐射损失，从而提高集热管2、3的工作温度。较佳地，所述集热管的面向所述背光面的一侧设有1至3层热辐射屏蔽板/层。

本发明中设有两根细长的集热管2、3。集热管的外径为5-10mm，较佳地为8mm。集热管2、3的管壁厚度为0.3mm-0.7mm，较佳地为0.5mm。

尽管图中没有示出，较佳地，集热管具有与吸热板贴合的平面，这样可以增大集热管与吸热板之间的接触面积，提高传热效率。吸热板可通过支架与集热管固定连接，也可通过粘合剂与集热管粘合在一起，该实施例中，所述吸热板的大小为134mm×1880mm。

吸热板的面向壳体的迎光面的一侧所涂覆的选择性吸收涂层可选用半导体吸收-金属反射串列表面、金属-电介质复合材料、电介质-金属干涉叠层表面、本征选择性吸收表面或微不平表面等材料结构构成。半导体吸收-金属反射串列表面可选用Si/Ge/-Al/Au/Cu/Al/Pt/W/Ni等材料。金属-电介质复合材料可选用Pt-Al2O3、Ni-SiO2、Ni/Co/Mo/Au/W/Pt-Al2O3、Al-AlN；Mo-MoO2或W-WO2等材料。电介质-金属干涉叠层表面可选用ZrB2、Mo/Co/Cr-Cr2O3、Mo-AlN或Au-TiO2/MgO等材料。本征吸收选择性吸收表面W、HfC或Cu2S等材料。微不平表面可选用Cu、Ni、SS、Re或W等材料。本实施例中，选择性吸收涂层由金属反射层与形成在金属反射层上的半导体吸收层构成。金属反射层材料为Ge，半导体吸收层的材料为Al。镀在集热管外表面的选择性吸收涂层用于吸收太阳光可见光，减小红外辐射，提高对太阳光的吸收效率，降低辐射效率，从而提高集热管的工作温度。

较佳地，为了维持集热器壳体内的真空度，可在壳体内填制用于维持壳体内真空度的蒸散型和非蒸散型吸气剂。

本发明的集热器内设有与吸热板，吸热板上涂覆有太阳吸收效率高、反射效率低的选择性吸收涂层，吸热板的表面积较大，吸热板吸收的热量能够迅速传递给集热管，热辐射屏蔽层，热辐射屏蔽层用于减少集热器的热辐射损失。另外，本发明的集热器中设有两根集热管，使得吸收效率更高，同时制作工艺和成本低且安装方便。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种非跟踪式太阳能集热器，其特征在于，所述集热器包括：

壳体，所述壳体包括迎光面和背光面；

流体流入管，所述流体流入管穿过所述壳体的一端；

流体流出管，所述流体流出管穿过所述壳体的另一端；

两根集热管，所述两根集热管固定地安装在所述壳体内且所述两根集热管的入口端均与所述流体流入管流体连通，而所述两根集热管的出口端均与所述流体流出管流体连通；以及

吸热板，所述吸热板安装在所述壳体的迎光面与所述集热管之间，且所述吸热板的面向所述壳体的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，所述吸热板的另一侧与所述集热管紧密地贴合。

2.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述壳体呈圆柱形或椭圆柱形，所述圆柱形或椭圆柱形的壳体由通过其中心轴线的平面分为迎光面和背光面两个部分。

3.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述迎光面的外侧壁涂覆有增透膜，所述增透膜用于提高太阳光的入射率；和/或

所述背光面的内侧壁设有热辐射屏蔽层，所述热辐射屏蔽层用于减少所述集热器的热辐射损失。

4.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述集热管的面向所述背光面的一侧设有热辐射屏蔽板或金属反射板。

5.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述壳体为玻璃管，所述集热管为金属管，所述金属管与玻璃管之间通过可伐连接。

6.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述流体流入管通过三通与所述集热管的入口连接，而所述流体流出管通过另一三通与所述集热管的出口连接。

7.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述吸热板的面向所述壳体的迎光面的一侧所涂覆的选择性吸收涂层为半导体吸收-金属反射串列表面、金属-电介质复合材料、电介质-金属干涉叠层表面或本征选择性吸收表面或微不平表面。

8.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述流体流入管由通过膨胀节互连的两段管路组成，且所述流体流出管由通过另一膨胀节互连的两段管路组成。

9.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，每根所述集热管包括一段较长的管路和两段较短的管路，该段较长的管路的两端分别通过两个直角弯头与所述两段较短的管路的一端连接，所述两段较短的管路的另一端分别通过两个三通与所述流体流入管的出口和所述流体流出管的入口连接。

10.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述吸热板通过支架与所述集热管固定连接，或者所述吸热板通过粘合剂与所述集热管粘合在一起。