CN203053041U

CN203053041U - 一种新型折流板太阳能空气集热器

Info

Publication number: CN203053041U
Application number: CN2012205921254U
Authority: CN
Inventors: 胡建军; 李志显; 孙喜山; 张永贵
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-11-09

Abstract

本实用新型涉及一种新型折流板太阳能空气集热设备，属于太阳能热利用领域。其主要特征在于，其内部沿集热器长边交错布置若干折流板，在集热器内部形成一蛇形通道。折流板与上下盖板并非完全接触，而是在折流板与集热芯板间，或者在折流板与透明盖板间，或者在折流板与集热芯板和透明盖板二者间均特意留有适当的间隙，工作时，气流会从间隙处射出，形成泄漏涡，既加强了空气的扰动和混合，其形成的射流又可以强化空气与集热芯板的对流换热，同时又可以很好地吹除折流板后的局部漩涡，抑制局部高温区的形成，可以很大程度减少集热器向外界的散热，提高集热器效率。本实用新型结构简单，成本低，实用性强。

Description

一种新型折流板太阳能空气集热器

技术领域

本实用新型涉及一种新型折流板太阳能空气集热设备，属于太阳能热利用领域。

背景技术

全球性能源和环境问题迫切要求新能源的开发利用，能源危机、全球变暖、环境污染的问题是当今人类面临的重要课题，充分利用太阳能等清洁、可再生的自然资源，是降低建筑内采暖空调和热水供应等耗能、提高室内热舒适度的有效途径。但太阳能具有能流密度低，间歇性和不稳定性等特点，因此在实际应用中需采用一些技术手段以更充分利用太阳能。

太阳能的利用包括热利用和发电两种典型形式，其中以热利用更为普遍，太阳能空气集热器就是其中一种。太阳能空气集热系统，结构简单可靠，安装维护方便，无泄漏、堵塞、防冻等问题，使用过程中不存在二次能量转换，同时适用于水资源匮乏的地区，因此被广泛用于辅助供暖、制取生活热水、农副产品干燥等领域。为了提高太阳能空气集热器的工作性能，一般都会在其内部增设结构增加粗糙度，通过制造湍流强化腔内空气与集热部件的换热，如采用V字型吸热板、针肋型集热板或设置折流板等，其中折流板型空气集热器（如图1所示）结构简单，易制作安装，成本低，效率高，使用寿命较长，具有更大的推广价值。

传统型的折流板空气集热器效能的继续提高受到以下限制：折流板型空气集热器内部流动的特点是气流在折流板的导向作用下，蛇形流动，但在折流板的后部及角隅处不可避免的形成大范围的分离涡和角隅涡，如图2所示。局部旋涡的形成会导致热空气局部堆积，使得集热板上的热量不能有效散失到腔内空气中，同时局部高温区域对应的盖板处向外界环境的散热损失也较大，从而限制了集热效率的提高。

本实用新型提出一种简单的方法，可以用于改进折流板型空气集热器的效率。主要方法为在折流板与集热芯板之间，或者在折流板与透明盖板之间，或者在折流板与集热芯板和透明盖板二者之间均特意留有适当间隙，工作时，气流除了沿着蛇形通道流动，还会从此间隙处流出，形成泄漏涡，如图3所示，这样既加强了空气的扰动，形成的射流又可以强化空气与集热芯板的对流换热，同时又可以很好地吹除折流板后的局部漩涡，抑制局部高温区的形成，可以很大程度减少集热器向外界的散热，提高集热器效率。本实用新型结构简单，易于实现，成本低、实用性强。

实用新型内容

本实用新型是针对传统折流板型空气集热器的固有缺陷，借鉴叶轮机械中的叶尖泄漏流动现象，提出的一种简单有效的改进方法。利用人造的泄漏流动强化集热器内空气的掺混，同时吹除局部的空气漩涡，减少散热损失，从而提高集热器效率。

该太阳能空气集热器包括一个框架，框架内衬支撑结构。底部是集热芯板（保温材料＋高吸收率涂层），框架上部设置透明玻璃盖板，四周设置保温材料。在集热器的长边方向上交错布置一定数量的折流板，如图1所示。折流板与集热芯板相互垂直，且在折流板与集热芯板之间留有适当间隙，如图4所示。也可以在折流板与透明盖板之间，或者折流板与集热芯板和透明盖板二者之间均特意留有适当间隙。

本实用新型可通过以下技术方案实现：

所述新型折流板太阳能空气集热器，外部形状为长方体型，其长边和宽边的推荐尺度分别为2m和1m，厚度介于10～20厘米之间；

所述框架为长方体框架，可以采用铝合金或角钢制作，连接方式为焊接，镂空部分可用镀锌白铁皮或木板当作内衬；

所述透明盖板可以采用双层玻璃盖板、单层玻璃盖板甚至可以是透明塑料薄膜；

所述折流板在气流通道内沿着长边方向垂直集热芯板、交错布置，折流板数量应控制在3～5个；

所述折流板可以采用透明玻璃，以减少对集热芯板的遮挡，或采用具有高吸收率表面涂层（如黑铬）的非透光材料制作，以增加集热器的得热；

所述折流板与集热芯板之间或与透明盖板间或与二者间均留有2～5mm的间隙，折流板插入框架中通过紧配合或辅以粘结剂固定；

所述集热芯板可以采用镀有高吸收率涂层（如黑铬）的薄金属板制作；

所述保温材料，可以是一些常见的有机或无机类的保温材料，如聚苯乙烯、岩棉、玻璃纤维棉或聚氨酯材料等，其厚度约为30～50㎜，加工时将保温材料粘贴或嵌入到结构框架中；

所述新型折流板太阳能空气集热器，采用机械通风的方式，如采用变频风机驱动内部空气流动，这样可以根据日照条件主动控制集热器空气流量，调节出口空气温度，同时风机设置在集热器出口，这样设置可在集热器内部形成负压，减少集热器向外的渗透损失；

所述新型折流板太阳能空气集热器，为达到适宜的出口空气温度，其处理气量应控制在20～40m³/(h·m²)为宜。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是传统折流板型集热器流道中截面流线图；

图3是当折流板与集热芯板间留有间隙时发生泄漏流动示意图；

图4是折流板与集热芯板间留有间隙时集热器剖面图。

附图符号说明：1.入口，2.出口，3.透明盖板，4.折流板，5.集热芯板，6.四周围护结构，7.底板，8.保温板。

具体实施方式

下面根据附图和典型实施例对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型包括一个框架，框架可以采用铝合金或角钢焊制而成，且为长方体型，其长边和宽边的推荐尺度分别为2m和1m，厚度介于10～20cm之间。框架四周内侧均嵌入或粘贴有保温板8，保温板可以采用岩棉制作，底部保温板粘贴具有黑铬涂层的薄金属板构成集热芯板5，集热芯板下面设置底板7，底板可采用薄木板或薄铁皮制作，起到均匀支撑集热芯板的作用。集热器上部设置透明盖板3，一般可采用气密性较好的工厂预制双层玻璃。在集热芯板5和透明盖板3之间，沿集热器长边方向，交错设置一定数量的折流板4。折流板4与集热芯板5垂直，折流板4在设置过程中的一个关键点是，其上部与透明盖板3完全接触，不留有间隙；而与下部集热芯板之间留有2～5mm的间隙。折流板4可以采用玻璃制作，也可以采用具有高吸收率表面涂层（黑铬）的非透光材料制作。考虑到集热效率和阻力之间的平衡，折流板数量应控制在3～5个。折流板4嵌插入围护结构6中一定深度，通过紧配合或辅以粘结剂固定。

工作时，在出口变频风机的抽吸下，气流从下部开口1进入，沿着折流板4形成的蛇形通道经过集热器加热，最后通过上部开口2流出送往用户端。在流动过程中，大部分空气绕着折流板向前蛇形流动，并在折流板后形成分离涡和角隅涡；一小部分空气会通过折流板和集热芯板之间的间隙流出，这部分空气贴着集热芯板流出，强化了与集热芯板的对流换热，有利于降低集热板温度，减少辐射热损，同时会形成一种特有的流动现象—间隙泄漏涡，该泄漏涡与蛇形主流掺混，强化了腔内的空气扰动，有利于腔内空气温度均匀，同时可以吹散甚至吹除因折流板形成的分离涡和角隅涡，避免局部高温气团堆积，有利于减少散热损失，提高集热效率。

本实用新型中折流板4的设置还有其他两种方案：1）折流板4与透明盖板3之间留有适当间隙；2）折流板4与集热芯板5和透明盖板3之间均留有适当间隙。其他部件与上述实施例中的设置完全相同，此处不再赘述，这两种方案同样可以达到制造湍流，强化腔内空气掺混，吹散或吹除局部高温涡旋气团的作用，有利于提高折流板型集热器的工作效率。

Claims

1.一种新型折流板太阳能空气集热器，在集热器内部沿长边交错布置若干折流板，在内部形成一个蛇形通道，其特征是，折流板与上下盖板并非完全接触，而是在折流板与集热芯板之间，或者在折流板与透明盖板之间，或者在折流板与集热芯板和透明盖板二者之间均特意留有适当间隙。

2.根据权利要求1所述的新型折流板太阳能空气集热器，其特征是采用机械通风的方式，运用通风机驱动内部空气流动，风机设置在集热器出口。

3.根据权利要求1所述的新型折流板太阳能空气集热器，其特征是折流板采用透光玻璃制作或采用对太阳辐射具有高吸收率的非透光材料制作。

4.根据权利要求1所述的新型折流板太阳能空气集热器，其特征是集热器外部形状为长方体型，其长边和宽边的推荐尺度分别为2m和1m，厚度介于10～20厘米之间。

5.根据权利要求4所述的新型折流板太阳能空气集热器，其特征是折流板沿集热器的长边方向交错布置，折流板数量应控制在3～5个。

6.根据权利要求4所述的新型折流板太阳能空气集热器，其特征是处理气量应控制在20~40m³/(h·m²)。