CN202149622U - 高热阻太阳能平板集热器 - Google Patents

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田永军
王显龙
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Abstract

本实用新型公开了高热阻太阳能平板集热器，包括外壳，在外壳内设有隔热层，隔热层上设有吸热板，吸热板上方设有透明盖板，吸热板和透明盖板间有间隙存在，透明盖板两端连接在隔热层上，还包括空气单向阀门，其穿过外壳和隔热层的一端，并朝向吸热板和透明盖板之间的间隙。因为采用低热导率材料，同时可以减小透明盖板和吸热板间距降低对流传热，在中温段产品也具有较高热效率，从而可以扩展平板集热器的应用领域到更高温度区间；具有空气单向阀门结构，保证介质高温时集热器内部压力不高于大气压且在低温是具有负压，降低对流导热损失。

Description

高热阻太阳能平板集热器
技术领域
本实用新型涉及太阳能热利用领域，添加低热导材料制成平板集热器透明盖板，扩展其应用领域到中、高温段。
背景技术
近年来，随着世界能源和环境问题的日益严重，可再生能源特别是太阳能的利用越来越得到重视。太阳能热水器是应用最广泛的太阳能产品，其产业化程度也最高。平板太阳能热水器具有结构简单、安装方便、建筑一体化程度高、运行稳定安全和寿命长的特点，在世界各地和众多行业中得到广泛应用。但是在应用温度超过60摄氏度的情况下热效率低的缺点限制了应用领域，而导致普通平板集热器中温时热效率低的原因是在较高温度情况下热传导、对流等热损大。因而在中温要求时多采用真空管集热器。
实用新型内容
本实用新型在低于60度应用时的热效率高于真空管集热器，在高于60度应用时其热效率也不低于真空管集热器，其高效、安全、操作简便、寿命长等众多特点可以极大拓展平板集热器的应用市场，为产业发展提供助力。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：高热阻太阳能平板集热器，包括外壳，在外壳内设有隔热层，隔热层上设有吸热板，吸热板上方设有透明盖板，吸热板和透明盖板间有间隙存在，透明盖板两端连接在隔热层上，还包括空气单向阀门，其穿过外壳和隔热层的一端，并朝向吸热板和透明盖板之间的间隙。
太阳光透过透明盖板后投射到吸热板上并转化为热能，然后将热量传递给吸热板内的传热工质，传热工质温度升高，工质温度升高至高于环境温度后，通过热传导、对流、辐射放热，其中主要以顶部散热的热传导和对流传热为主，侧面和底部散热量很小。本实用新型通过降低顶部散热损失来提高太阳能的使用效率。
其中透明盖板为特制高热阻部件；具有空气单向阀结构，在高温时可以保持集热器内部空气压力不高于大气压，在降温后内部可以保持负压。
本实用新型的特点在于此透明盖板由透明板和气凝胶组成，气凝胶填充在两层透明平板间或者覆盖在一层透明平板下，这种形式组成的透明盖板整体热阻高，同时可以减少盖板与吸热板芯的间距总而降低对流换热系数。气凝胶具有较高的太阳光透过率，在高温时集热器内空气压力升高，单向阀结构自动打开释放热空气，夜晚温度降低时，单向阀关闭，集热器内部形成负压，保证第二天太阳光照射时热水器低温段的高热阻和更高效率。
此实用新型所述的透明盖板，其结构为双层玻璃间有气凝胶夹层。提高透明盖板热阻。
此实用新型的的透明盖板，其结构为单层玻璃下面有气凝胶附着。提高透明盖板热阻。在吸热板温度高于环境温度后向外散热过程中，透明盖板和吸热板间的对流以及透明盖板的热传导起主要作用，本实用新型采用导热系数仅仅为玻璃的几十分之一的气凝胶降低热传导，减小透明盖板和吸热板间的间距来抑制热对流，由此减少平板集热器整体的散热损失。
此实用新型的透明盖板，其材料由透明塑料等透明材料代替玻璃组成平板集热器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：因为采用低热导率材料，同时可以减小透明盖板和吸热板间距降低对流传热，在中温段产品也具有较高热效率，从而可以扩展平板集热器的应用领域到更高温度区间；具有空气单向阀门结构，保证介质高温时集热器内部压力不高于大气压且在低温是具有负压，降低对流导热损失。通过提高平板集热器顶部热阻从而提高产品热效率的结构，特别是在高温段的热效率不低于真空管集热器的热效率，扩大太阳能平板集热器的应用领域，利用平板集热器的高稳定性，高性价比优点推广太阳能应用。
附图说明
图1为本实用新型高热阻太阳能平板集热器；
附图标记说明：1-外壳；2-隔热层；3-吸热板；4-透明盖板；5-空气单向阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，高热阻太阳能平板集热器，包括外壳1，在外壳1内设有隔热层2，隔热层2上设有吸热板3，吸热板3上方设有透明盖板4，吸热板3和透明盖板4间有间隙存在，透明盖板4两端连接在隔热层2上，还包括空气单向阀门5，其穿过外壳1和隔热层2的一端，并朝向吸热板3和透明盖板4之间的间隙。
太阳光经透明盖板4后投射到吸热板3上加热吸热板转化为热能，然后将热量传递给吸热板内的传热工质，传热工质温度升高。工质温度升高至高于环境温度后，通过热传导、对流、辐射放热，其中主要以经过透明盖板4的顶部散热的热传导和对流传热为主，侧面和底部散热因为隔热层3的存在散热所占总热损失比例很小。本实用新型通过增加具有较高太阳光透过率的低热导材料气凝胶来制作透明盖板，提高顶部散热热阻来抑制集热器热损失，提高产品的热效率，同时可以减小透明盖板4和吸热板3之间的间距来抑制空气流动减少热对流散热。在介质温度较高时，集热器内部空气压力增加，单向阀门5被顶开释放压力，提高空气热阻；介质被利用降温后空气压力降低单向阀阻止外部流体进入形成负压，使得重新吸收太阳能升温时热阻增加，效率提高。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.高热阻太阳能平板集热器，包括外壳(1)，其特征在于：在外壳(1)内设有隔热层(2)，隔热层(2)上设有吸热板(3)，吸热板(3)上方设有透明盖板(4)，吸热板(3)和透明盖板(4)间有间隙存在，透明盖板(4)两端连接在隔热层(2)上，还包括空气单向阀门(5)，其穿过外壳(1)和隔热层(2)的一端，并朝向吸热板(3)和透明盖板(4)之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的高热阻太阳能平板集热器，其特征在于：所述透明盖板(4)的双层玻璃间设有气凝胶夹层。
3.根据权利要求1所述的高热阻太阳能平板集热器，其特征在于：在所述透明盖板(4)的单层玻璃下面设有气凝胶附着层。
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