CN114608205A - 太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能集热器，包括板体、吸热板、盖板、气体通道，板体形如没有盖的扁盒，其内部空腔为加热室，吸热板置于加热室，阳光照射时吸热板升温从而加热加热室的气体，盖板将加热室上方封闭防止加热了的气体外溢，气体通道可以在加热室内也可以在加热室外，在加热室外时通常在板体上部和或下部，它们和加热室通过开口或开孔连通；气体通道在加热室内时由加热室内设置的导板和板体的部分组成形式上的气体通道，气体通道的目的是为了使空气均与地流过加热室，加热室有最大加热效率，也可用于在多个本发明的集热板串并联时增加连接的便捷性。

Description

太阳能集热器

技术领域

本发明涉及热能与可再生能源领域，尤其是太阳能热能的收集利用。

背景技术

现有的太阳能热能收集装置大多是阳光照射加热管，加热管中的水升温循环流动加热其他设备如热水器里的水，其缺点显而易见，制作成本高、维护成本高、重量大，整个管路需要做保温以免低温水冻结而撑破管道、热效率低。也有的是用金属片接受阳光照射升温，再由与金属片相连的金属管以向金属管中通气的方式将热量带走，这种方式需要热传导效率好的金属，成本高、热效率低、加工难。本发明提供了一种比现有技术制造成本低、制造难度小、维护成本低、重量轻、更高效，更便于群组的新型太阳能集热器。

发明内容

（一）技术方案

为了解决现有太阳能集热器的不足，本发明提供了一种新型太阳能集热器，包括板体，吸热板，盖板和气体通道。所述板体形如没有盖的扁盒，其内部的空腔为加热室，所述吸热板设置于加热室用以接受光线照射升温从而加入其周围的空气，所述盖板安装于加热室上方将加热室上方封闭，所述气体通道与加热室相接，其作用是使空气均匀地流过加热室，可在加热室内也可在加热室外，在加热室外时气体通道通过其和板体上的孔或/和开口与加热室连通。

所述板体由底板和围绕底板一周的侧板组成，形如没有盖的扁盒子，侧板可分为上下侧板和左右侧板，当气体通道与侧板连接时，气体通道可充当该侧板以减少装配步骤和增加密封性。

所述吸热板铺于加热室中，其作用是接受光线照射升温以加热周围的空气，吸热板可以是金属材料也可以是其他材料，可以是平的也可以是弯折的，也可以只是涂在底板上方的吸热材料，弯折的吸热板能增加与空气的接触面积提高热效率。

所述盖板为透光材料，用于通过光线并封闭加热室上部，防止加热室气体流向空中，并防止雨水灰尘进入加热室，其可以用玻璃或是高性能塑料等材料制成；当盖板为塑料材质时可以与板体加工为一体以减少装配步骤和增加密封性。

所述盖板多为平板，也可使用菲涅尔透镜作为盖板，由多个菲涅尔透镜组成的盖板将阳光聚集增加了吸热板的最高温度，从而提高了加热室气体的温度上限，但整体热效率可能会下降，用于需要更高温度的场景。

所述气体通道连接加热室，用于使气体均匀流过加热室或吸热板，或控制气体流向以提高热效率，并可在多个集热板串并联时使气体进入相邻集热板而不需另接管线。气体通道与加热室连接处设有孔或/和开口，用以连通加热室与气体通道的气体。

所述气体通道可设置在加热室内也可设置在加热室外，当设置在加热室外时通常与加热室的下部或/和上部（左部或/和右部）连接，连接处的板体与之有对应的孔或/和开口，或与气体通道为一体，气体通道可与板体整体加工，以减少装配步骤增加密封性。当气体通道和加热室在同一平面时为了增加热效率可在气体通道内放置吸热板，气体通道的一面可进入阳光，这时的气体通道成为加热室的一部分。为了与板体配合这时的气体通道多为方形长管，管的两端或管身开有一个或多个开口称为端口，用以连接送气管道或转接头、紧固件，也可在多个集热器串并联时互相连通，增加集热器串并联时的便捷性。

当气体通道设置在加热室内时会有多种形式，其目的同样是为了使气体均匀流过加热室或吸热板，或控制气体流向以提高热效率，并在多个集热板串并联时使气体进入相邻集热板而不需另接管线，这时加热室内会设置导板，导板和导板、导板和侧板组成了形式上的气体通道。和气体通道连接的板体会有开口形成气体通道的端口。

所述端口可为方孔或圆孔，为了多个集热板连接的便利性，两个集热板相接的端口中一个端口向外延长插入相接的端口中，也可在两个端口中插入孔连接件，也可用螺栓或卡扣在端口周围连接两个端口或连接转接头，当端口为圆孔时可在孔内设置内螺纹，用以牢固连接两个端口或牢固连接送气管道。

所述板体可设置用于固定集热板的固定座，可设置在底板下部，也可设置在侧板，固定座形似拱桥中间有孔用以固定或穿进钢管以并排固定多个集热板。

（二）附图说明

图1是本发明中一种太阳能集热器的斜视结构示意图

图2是本发明中一种太阳能集热器的侧视结构示意图

图3是本发明中方案1多个太阳能集热器并联的斜视结构示意图

图4是本发明中方案1的太阳能集热器的侧视结构示意图

图5是本发明中方案2多个太阳能集热器串联的斜视结构示意图

图6是本发明中方案3的太阳能集热器的斜视结构示意图

图7是本发明中方案4多个太阳能集热器串联的斜视结构示意图

图8是本发明中方案4多个太阳能集热器串联时的气体流向示意图

图中标记1：板体；101：卡扣；102：固定座；2：吸热板；201：太阳能发电板；202：弯折金属吸热板；3：盖板；4：气体通道；401：进气通道；402：出气通道；403：进气端口；404：出气端口；405：导板；5：加热室；6：孔；7：气泵；8：空气过滤盒；9：送气管道；901：紧固件；902；转接头。

（三）具体实施方案

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，具体中本发明的太阳能集热器的每个部件形式、形状可由多种，各个部件间或多个太阳能集热板间的连接方法，功能的实现也会有多种，在本发明中的描述中，需要说明的时，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或是暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和实施，因此不能理解为对本发明的限制。除非有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“安装”应作广义解释，例如可固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体的连接；可机械连接，也可直接相连，也可通过中间媒介相连；还可以是两个元件内部的连通如气体液体的流通等。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的在具体含义。

为了解决现有太阳能集热器的不足，本发明提供了一种新型的太阳能集热器，以下简称集热器，其包括板体1，吸热板2，盖板3，气体通道4，所述板体1形如没有盖的扁盒，其内部空腔为加热室5，所述吸热板2铺设于加热室5中，盖板3安装于加热室5上方将加热室5上方封闭，所述气体通道4分别安装在板体的上部和下部，下部的为进气通道401，上部的为出气通道402，板体1与气体通道4整体加工，因此气体通道4代替了板体的上下侧板。下部的进气通道401与加热室5相接面有多个孔6，在进气通道401右端开有用于连接送气管道7的端口403，上部的出气通道402与加热室5相接面也有多个孔6并在右端开有连接管道的端口404，气体通道4上的多个孔有效地增加了气体受热的均匀性，提高热效率。吸热板2由涂有吸热材料的金属制成，并将其弯折多次，增加了吸热板加热其周围空气的速度。盖板3为节能玻璃，可降低加热室5向外的热辐射，盖板3被板体1上的卡扣101固定在板体1上，盖板3与板体1密封连接，其间可用密封胶条。端口403和端口404内加工有内螺纹，方便与送气管道9紧固连接。在送气管道9上连接有气泵7，用于带动气体循环流动，加热室5内上方有温度传感器，可实现智能化控制气泵7的开关。为了固定集热板在底板下部设置有固定座102。为了保持加热室5的干净防止油烟和灰尘进入加热室5，在与进气通道401相连送气管道9上连接空气过滤盒8，其与汽车空气过滤器类似。

气体加热的过程为：气体经空气过滤盒8过滤进入进气通道401，再由进气管道401与加热室5间的孔均与地进入加热室5，气体在加热室5向上移动并被加热在加热室5顶部通过出气通道402上的孔流入出气通道402，经气泵7输送到用气处。

方案1：板体1由底板和上下左右侧板组成，板体1上下部分别连接的进气通道401和出气通道402并与底板整体加工，本方案中气体通道设置在板体底部不受阳光照射的一面，可增加加热室所占面积百分比。进气通道401与加热室5下部通过开孔6相连通，上部的出气通道402也是同样的设置，该方案中吸热板有两种材料，下部的吸热板为太阳能发电板201，上部为弯折金属吸热板202，这样的设置使得该集热器既能发热也能发电，太阳能发电板201发出的电可用来控制气泵7，当阳光充足时整个集热板发热功率变大，同时太阳能发电面板201发电功率也变大，使得气泵7也有更大的功率，这样整个系统就会随着阳光的变化而自行改变进气量，没有阳光时集热板无法加热气体气泵7也不会工作。

本方案中是由多个集热板并联在一起（气体分流到多个集热器），需要加热的气体由空气过滤盒8过滤，由气泵7泵入进气通道401，进气通道401两端开都开有端口403，出气通道402两端都有端口404，相邻集热板的气体通道4通过相应端口连通，需要加热的空气经过连通的进气通道401送入每一个加热室，再流入连通的出气通道402，由和送气管道9连接的端口流入送气管道9送入用热气处，为了连接紧固由紧固件901连接端口和送气管道，当然最外侧的端口不连接任何管道时需要进行封闭。

方案2 本方案中集热器采用串联方式连接（气体流经多个集热器），每个集热板的组成同方案1中的集热板一样，只是取消了相邻两个集热板间相连接的气体通道，由相邻板体的相接侧板直接连接，侧板有相同的孔6连通两个集热器，需要加热的气体由空气过滤盒8过滤，由气泵7泵入进气通道401，由进气通道401上与加热室连接处的开孔6进入第一个加热室，再由相邻加热室间孔6进入后面的加热室，最终通过最上面的集热器的出气通道402流入送气管道9流入用气处。

方案3 本方案的集热器下部分和方案1中一样，集热器的上部分上侧板改为形为上窄下宽的三角形，并取消了出气通道，在上端开有端口404用以连接送气管道9，这样的设计可以保证气体加热的均匀性，也可以适应不同场合的需求，如尖角屋顶面的铺设等。

方案4 本方案中特点为气体通道4设置在加热室内。本方案中板体1由底板和底板四周的侧板组成，左右侧板下端开有端口404和端口403用于连接送气管道9，或相邻两个集热板的连通。加热室内有长条状的导板405，导板405与板体1一体加工，导板与导板间，导板与侧板间形成了形式上的气体通道4，使得气体均受热。最左和最右侧端口连接送气管道9，为了紧固连接它们之间可用转接头909连接。需要加热的气体由空气过滤盒8过滤，由气泵7泵入进气加热室中，由导板405组成的气体通道将气体4均匀通过加热室，再由集热器间连通的端口进入下一个集热器。本方案中集热器串联在一起，相邻的集热器间侧板相连接，端口相连通，有效提升热功率。

Claims (10)

1.一种太阳能集热器，包括板体、吸热板、盖板、气体通道，其特征是：板体形如没有盖的扁盒，内部空腔为加热室，吸热板铺设于加热室中接受阳光照射加热加热室内的气体其表面为低反射材质，盖板安装于加热室上方将加热室上方封闭，盖板为透光材质，气体通道与加热室相接，连接处的板体和气体通道设有同样的孔或/和开口，用以连通加热室与气体通道，使气体均匀流过加热室从而有最大加热效率，气体通道可在加热室外也可在加热室内。

2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：所述的板体由底板和围绕底板一周的侧板组成，当气体通道在加热室外并与侧板相接时，气体通道可以充当该侧板并与板体一体加工，可减少装配步骤和增加密封性。

3.如权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于：所述板体设置有用于固定集热板的固定座，固定座形似拱桥中间有孔用以固定或穿进钢管以并排固定多个集热板；所述侧板上有用于固定盖板的卡扣。

4.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：所述的吸热板可以时平面的也可以是弯折的，也可以是涂于底板的吸热材料，或只是低反射的底板表面，弯折的波形的吸热板增加了吸热板与气体接触面积，可提高热效率。

5.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：所述的吸热板为太阳能发电板，这使得本发明既可以发电也可以集热。

6.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：所述的盖板为透明的平板，也可用多个菲涅尔透镜组成的聚光板，由菲涅尔透镜组成的盖板将阳光聚集，提升吸热板的最高温度，从而提高了加热室气体的温度上限。

7.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：加热室内安装由温度传感器，用于判断太阳能集热器是否可以工作。

8.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：气体通道在加热室外时，所述气体通道与加热室的下部或/和上部（也可是左部或/和右部）相连接，连接处的气体通道和板体有对应的孔或/和开口以连通气体通道和加热室，气体通道可与板体一体加工，可以减少装配步骤，减少用料，增加密封性，气体通道内也放置吸热板，成为加热室的一部分，增加热效率；气体通道开有端口，用于连接送气管道或是连接相邻太阳能集热器的端口。

9.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于：气体通道在加热室内时，所述的气体通道由设置在加热室内的导板和板体、盖板组成，导板将加热室分为连续的多段，使气体均匀通过加热室，提高热效率；在板体上开由端口用于连接送气管道或是连接相邻太阳能集热器的端口。

10.如权利要求8和9所述的太阳能集热器，其特征在于：所述端口为方孔或圆孔，为了多个太阳能集热板连接的便利性，相连接的两个端口中一个向外延长，以便插入另一个端口中，也可在两个相接的端口间插入孔连接件或用螺栓或卡扣在端口周围连接两个端口。

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