CN201443898U - 透明塑料太阳能集热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型一种透明塑料太阳能集热装置，包括集热板，其特征在于所述集热板包括由透明塑料制作的吸热工质腔体，吸热工质腔体内充满黑色吸热工质，集热板与换热器形成循环回路。吸热工质腔体的材质可以是热固透明树脂FRP，也可以是热塑透明树脂。吸热工质采用具有吸收率很高的高黑度液体。本实用新型的主要技术特点是太阳光能直接被吸热工质吸收，转化为热能，吸热工质为加热介质。本实用新型改变了传统的太阳能集热装置或系统的集热方法，重量轻，强度高，使用灵活、方便，易于形成集热系统，更容易工业化大面积生产。

Description

透明塑料太阳能集热装置
技术领域
本实用新型属于太阳能利用领域，特别涉及一种透明塑料太阳能集热装置。
背景技术
太阳能是一种洁净和可持续产生的能源，发展太阳能科技可减少在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题。太阳能利用已经成为目前世界性科研最关注和致力于发展产业之一。
太阳能利用的基本方式：
光热利用，也称光热转换、光电转换、光化利用、光生物利用等。目前主要是发展光热利用，即光热转换。目前使用最多的太阳能收集装置主要有平板集热器、真空管集热器、聚焦集热器。通常根据所能达到的温度和用途的不同而把太阳能光热利用分为低温利用(＜200℃)、中温利用(200-350℃)。普及和利用率最高的是真空管式集热器和热管式集热器。这两种集热方式是将太阳的光能在集热管的黑壁上转化成热能，再经集热管壁传导给管内介质、水或工质。太阳能集热装置的能量传递过程都是：太阳光能----集热管壁(非透光)-----水或工质。太阳能的利用受到集热器集热方式包括真空管材质结构制作工艺、技术问题、产品寿命及使用环境、经济造价等诸多问题的局限。一个前景广阔的产业发展缓慢，经济和社会效益不够显著。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种透明塑料太阳能集热装置，改变传统的集热方式，太阳能转换效率高，便于加工制作，易于机械化、自动化生产，并有利于形成大面积的集热工程。
本实用新型一种透明塑料太阳能集热装置，包括集热板，其特征在于所述集热板包括由透明塑料制作的吸热工质腔体，吸热工质腔体内充满黑色吸热工质，集热板与换热器形成循环回路。
本实用新型吸热工质腔体的材质可以是热固透明树脂FRP，也可以是热塑透明树脂(热塑PC树脂)。强度高，透光率高，重量轻，非常适合大面积制作生产。塑料材质导热系数较低，自身有良好的绝热性，对真空绝热的要求并不是很高，并具有耐腐蚀、防露雾、抗紫外线、防冰雹等多种优点。这样集热器的向阳面与吸热工质之间是高透光材料。
以热塑PC树脂为例，该材料的透光率可高达88％，光老化寿命近30年。阻燃B1级，耐温-40℃-110℃，连续使用温度110℃，重量是玻璃厚度的1/12-1/15，抗冲击强度是玻璃的250-300倍，有机玻璃的20-30倍，热膨胀系数为0.7×10-6，导热系数为0.2W/m·K，变形温度(负荷1.8MPa)135。因此，为制造大型太阳能工程提供良好方便条件。
吸热工质采用具有吸收率很高的高黑度液体。可以是高黑度水溶液、高黑度导热油或油水乳液，并加有防冻材料。
本实用新型的主要技术特点是太阳光能直接被吸热工质吸收，转化为热能。吸热工质为加热介质与换热器形成闭合回路，换热器内的水被吸热工质加热。吸热工质与换热器之间按照通常技术方式既可以是换热器的换热管内为被加热的水，换热管外为吸热工质，也可以是换热器的换热管内为吸热工质，换热管外为被加热的水。
本实用新型的另一技术特点是集热板还包括换热工质腔体，吸热工质腔体的背面设置换热工质腔体，换热工质腔体内的换热工质与换热器形成循环回路。吸热工质腔体的热能被换热工质腔体内的换热工质迅速传导换热，同样的道理，换热工质与换热器进行热交换。换热工质可以采用市售溴化锂超导液。
本实用新型在吸热工质腔体面积比较小时，吸热工质腔体与换热器之间由加热密度差产生的热虹吸现象自然循环，也可以通过管道泵强制循环。尤其在集热系统工程中必须增加管道泵循环。
其中本实用新型一些比较优选的技术方案为：
所述吸热工质腔体的两端分别连接下连通管和上连通管，下连通管和上连通管与换热器构成循环回路，吸热工质腔体和循环回路内充满黑色吸热工质。当采用换热工质时，换热工质腔体的两端分别连接下连通管和上连通管，下连通管和上连通管与换热器构成循环回路，换热工质腔体和循环回路内充满换热工质。
所述吸热工质腔体的上端与储水箱连接，换热器为换热管设置在储水箱内，吸热工质腔体的下端连接下连通管。该结构方式，吸热工质进入储水箱内或储水箱内的换热管直接加热储水箱的水或换热管内的水。
所述吸热工质腔体为带栅格的水槽。该结构方式使得整个腔体的承压能力非常强，栅格同时起到了加强筋的作用。
所述吸热工质腔体的向阳面加有真空透光保温层(如空气或真空绝热空腔)。
所述吸热工质腔体的背面加有热反射层或真空绝热空腔或/和绝热层。
所述吸热工质腔体为平板式结构。该平板式结构更易于实现大面积的集热系统，而且使用比较方便、灵活，如制成太阳能挂板、屋面板、墙面板等。
本实用新型的集热装置可以是多个集热板单元拼合(由多个吸热工质腔体串联或/和并联形成集热系统)，也可以是一体成型，其宽和高(长短)不受限制。根据需要在0.5m-100m之间任意选择，也可以连接成几千米。小型集热时可与传统集热器选择与太阳光垂直角倾斜，大型集热时可在地面铺设，使用泵强制循环。适合于太阳能集中供暖和大型太阳能发电站、工业能源、海水淡化、农业生产中应用。
本实用新型的优点：
集热装置的向阳面与吸热工质之间采用塑料高透光材料，不但光的转换热效率高，而且重量轻，强度高，更容易工业化大面积生产，易于形成集热系统。使用灵活、方便，受地方限制小。本实用新型改变了传统的太阳能集热装置或系统的集热方法，可以从低温利用(＜200℃)到中温利用(200-350℃)。可使太阳能利用打破制作工艺上的局限，不论城市、农村均可应用，在工业、农业、国防、陆地、海洋、山上、空中多领域、多行业、多环境发生爆发性发展，使之成为人类应用的主流能源，为保护地球和人类可持续文明发展做出巨大贡献。
附图说明
图1为本实用新型集热板实施例1截面结构示意图；
图2为本实用新型集热板实施例2的截面结构示意图；
图3为本实用新型集热板实施例2的主视图；
图4为本实用新型集热板实施例3的截面结构示意图；
图5为本实用新型的结构示意图。
图中：1吸热工质腔体 2真空透光保温层 3栅格 4边框绝热保护层 5真空绝热空腔 6绝热材料层 7换热工质腔体 8上连通管 9下连通管 10泵 11换热器12集热板
具体实施方式
如图1，集热板由透明塑料制作的板式吸热工质腔体1，吸热工质腔体内充满黑色吸热工质，在向阳面加有透明塑料板与吸热工质腔体之间形成真空透光保温层2(空腔)。
如图2、3，由透明塑料制作的板式吸热工质腔体1为栅格3状水槽，水槽内充满吸热工质，在向阳面加有透明塑料板与吸热工质腔体1之间形成真空透光保温层2(空腔)，在背光面依次设置有真空绝热空腔5和绝热材料层6。
如图4，由透明塑料制作的板式吸热工质腔体1为栅格3状水槽，水槽内充满吸热工质，在向阳面加有透明塑料板与吸热工质腔体1之间形成真空透光保温层2(空腔)，在背光面依次设置有换热工质腔体7和绝热材料层6。换热工质腔体内充满换热工质。
如图1～4所示的结构方式的集热板均可以与换热器构成循环回路。其具体实现方式为本领域技术人员所掌握。
如图5，为集热板(可以是如图1～4所示结构形式)两端分别连接连通管道的结构形式。集热板12的两端分别连接下连通管9和上连通管8，下连通管和上连通管与换热器11构成循环回路，在循环回路上加有管道泵10。集热板采用不同的结构形式按照本实用新型所述的方式与换热器连接。
本实用新型可以形成集热系统，多个集热板串联或/和并联形成，其与换热器的具体连接方式可以是本领域普通技术人员所掌握的。同时本实用新型也可设置膨胀箱等安全使用措施。
本实用新型提供一种吸热工质的配方：以质量百分数计，1500目炭黑4％、乙二醇40％、水55％、纳米氧化银0.5％和黄原胶0.5％。也可以是其它的黑色吸光导热液体。

Claims (10)

1.一种透明塑料太阳能集热装置，包括集热板，其特征在于所述集热板包括由透明塑料制作的吸热工质腔体，吸热工质腔体内充满黑色吸热工质，集热板与换热器形成循环回路。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述吸热工质腔体的两端分别连接下连通管和上连通管，下连通管和上连通管与换热器构成循环回路，吸热工质腔体和循环回路内充满黑色吸热工质。
3.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述吸热工质腔体的上端与储水箱连接，换热器为换热管设置在储水箱内，吸热工质腔体的下端连接下连通管，下连通管和储水箱与换热器构成循环回路，吸热工质腔体和循环回路内充满黑色吸热工质。
4.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述集热板还包括换热工质腔体，吸热工质腔体的背面设置有换热工质腔体，换热工质腔体内的换热工质与换热器形成循环回路。
5.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述吸热工质腔体为带栅格的水槽。
6.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述吸热工质腔体的向阳面加有真空透光保温层。
7.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于吸热工质腔体的背面加有热反射层或真空绝热空腔或/和绝热层。
8.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于由多个集热板串联或/和并联形成集热系统。
9.根据权利要求1-8之一所述的太阳能集热装置，其特征在于所述吸热工质腔体为平板式结构。
10.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于所述循环回路上加有泵。
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CN105783291A (zh) * 2016-05-05 2016-07-20 吴跃军 液体光热转化太阳能集热器

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