CN204084885U - 一种光伏板控制抽真空的平板集热器 - Google Patents

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Abstract

一种光伏板控制抽真空的平板集热器，包括真空集热室、光伏板、光伏控制器、真空泵和单向阀，由光伏控制器根据太阳能强弱控制真空泵的运行以及通过单向阀控制集热室内腔的真空度。真空集热室由透明盖板、波形集热室、底板通过钎焊封条与金属封条焊接而成。波形集热室包括波形板和背面的铝板，波形板和铝板之间设置有支撑管，波形板和铝板的四周为密封的金属封条。波形集热室的两面分别设置有一组支撑条，通过支撑条和支撑管形成的正交网格对透明盖板和底板进行支撑，使真空集热室承受1.33×10-5Pa的负压。本实用新型提高了集热器的太阳能吸收效果，具有根据太阳光照射强度控制集热室真空度的特点。

Description

一种光伏板控制抽真空的平板集热器
技术领域
本实用新型涉及利用太阳能的集热设备，具体为一种光伏板控制抽真空的太阳能平板集热器。
背景技术
太阳能是可以利用的可再生、可持续的绿色清洁能源。太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件，因此，集热器性能对太阳能系统收益影响特别显著。平板型太阳能集热器是太阳能集热器中一种最基本的类型，其结构简单、运行可靠、承压能力强、吸热面积大，是太阳能与建筑结合最佳选择的集热器类型之一。
平板型太阳能集热器主要有吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分组成。工作时，太阳辐射穿过透明盖板后，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转化成热能，然后传递给吸热板内的传热工质，使传热工质的温度升高，作为集热器的有用能量输出；与此同时，温度升高后的吸热板不可避免的要通过传导、对流和辐射等方式向四周散热，成为集热器的热量损失。
为了提高太阳集热器的效率，在采用优质选择性吸收涂层材料和高透过率盖板材料的基础上，在保持最大限度地采集太阳能的同时尽可能减小其对流和辐射热损，因此努力提高平板太阳能集热器产品性能，研发高效平板太阳能集热器成为关键。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有平板太阳能集热器存在太阳能利用率低以及对流、辐射造成热损失等不足，提供一种光伏板控制抽真空的太阳能平板集热器。
本实用新型提供的光伏板控制抽真空的平板集热器，包括透明盖板、底板、集热部件和外框，所述的集热部件为波形集热室，该波形集热室包括其上涂覆有吸热膜的波形板和背面的铝板，波形板和铝板之间设置有支撑管，波形板和铝板的上下两端分别设置有上集水箱和下集水箱，上集水箱和下集水箱分别设置有进口管和出口管，波形板和铝板的四周为密封的金属封条构成波形集热室（波形板的折弯边部焊接在金属封条的敞口端，同时，集水箱的背部同样焊接在金属封条的敞口处上下沿）；波形集热室置于透明盖板和底板之间，透明盖板和底板的外周为密封的外框，整体形成真空集热室，真空集热室的上端连接光伏板，真空集热室的外框上设有真空抽气嘴，真空集热室背面顺次安装有光伏控制器、真空泵和单向阀，光伏板通过光伏控制器连接真空泵，真空泵再通过单向阀连接真空集热室外框上的真空抽气嘴。光伏板与真空集热室集成在一起，光伏控制器以及控制回路安装在集热器的背部，不仅具有将光伏产生的电能提供真空泵的使用，同时，还依据太阳光强度控制真空泵的运行，即太阳光照度达到发电要求，集热箱正波形板上的吸热膜吸收太阳能开始加热传热工质，同时，真空泵开始工作，使集热室处于强制真空隔热的保温状态，反之，真空泵停止工作，集热室处于自然真空的保温状态。真空泵为直流电驱动，通过与单向阀组成的抽真空回路，使集热室在吸收太阳能处于工作状态时，保持1.33×10-5Pa的真空度。
所述的波形集热室的波形板与透明盖板之间、以及背部的铝板与底板之间分别设置有一组支撑条，支撑条的两端嵌入波形集热室的金属封条上开设的槽口内。支撑条为耐高温、隔热及机械强度高的材质制成的筋条，支撑条和预埋在波形板与铝板之间的支撑管正交，正交的交点为支撑受力点，形成300毫米×300毫米的正交网格状的支撑结构，使真空集热室能够承受1.33×10-5Pa的负压，并保证玻璃盖板及底板不变形。
所述的透明盖板和底板通过钎焊封条与波形集热室的金属封条焊接成密封腔室，传热工质的进口管、出口管和抽气嘴直接焊接在金属封条的相应位置，并保持管道畅通。
所述的金属封条为C型金属管，敞口一侧的上下沿与波形集热室中的波形板和铝板四周的边部钎焊封装，上下两端面通过钎焊封条分别与透明盖板和底板粘接在一起，C型管的弧线部分用以抵消热应变产生的冲击。C型金属管金属封条敞口处的两侧弧线段上开有抽气孔，使C型金属管内部与真空集热室内腔相通，金属封条的外侧的中间位置开孔并焊接抽气嘴，保证抽真空的畅通。
所述的波形集热室的铝板经两边折弯后与波形板的弧线折弯在一起并焊接封装，上、下两端分别与上集水箱和下集水箱焊接封装成整体，波形板的外表面通过磁控溅射工艺涂覆吸热膜，吸热膜的吸收率大于0.95，发射率小于0.1，波形板及吸热膜增加了太阳能的吸收面积。
所述的真空集热室的外框为铝型材制成，通过连角器组装，底板压紧在预装好的密封条上，透明盖板通过扣条压紧，与真空集热室的间隙处加装保温棉，扣条与透明盖板装配间隙施打密封胶。
所述的光伏板通过真空集热室外框上的槽道直接由金属件连接组装。光伏控制器、真空泵、单向阀以及电气管路则根据实际安装空间而定。
本实用新型的优点和积极效果：
1、通过光伏板对太阳光的跟踪控制真空泵的运行，以使在太阳能加热传热工质时，集热室处于全真空状态，极大地提高了集热器的隔热保温效果。
2、通过集热箱波形板以及外表面涂覆吸热膜，增加了传热工质的受热面积以及太阳能的吸收效率，降低了辐射率。
3、通过真空泵提高集热室的真空度，减少了对流、传导造成的热损失。
附图说明
图1是光伏控制抽真空的平板集热器的侧面示意图。
图2是光伏控制抽真空的平板集热器的正面示意图。
图3是真空集热室的横向剖面图。
图4是真空集热室的纵向剖面图。
图5是波形集热室部分组装元件的横向剖面示意图。
图6是波形集热室的整体组装示意图。
图中，1、真空集热室； 2、光伏板；3、光伏控制器；4、真空泵；5、单向阀；6、抽气嘴； 7、透明盖板；8、底板；9、波形集热室；9.1、下集水箱；9.2、上集水箱；9.3、吸热膜；9.4、铝板；9.5、波形板；9.6、支撑管；9.7、进口管；9.8、出口管；10、钎焊封条；11、金属封条；11.1、抽气孔；11.2、槽口；12、支撑条；13、外框；14、扣条； 15、保温棉； 16、密封条；17、密封胶。
具体实施方式
实施例1：
如图1至图4所示，本实用新型提供的光伏板控制抽真空的平板集热器，包括透明盖板7、底板8、集热部件和外框，所述的集热部件为波形集热室9，该波形集热室包括其上涂覆有吸热膜9.3的波形板9.5和背面的铝板9.4，波形板和铝板之间设置有支撑管9.6（见图5），波形板和铝板的上下两端分别设置有上集水箱9.2和下集水箱9.1，上集水箱和下集水箱分别设置有进口管9.7和出口管9.8，波形板和铝板的四周为密封的金属封条11构成波形集热室9；波形集热室置于透明盖板和底板之间，透明盖板和底板的外周为密封的外框13，整体形成真空集热室1，真空集热室的上端连接光伏板2，真空集热室的外框上设有真空抽气嘴6，真空集热室背面顺次安装有光伏控制器3、真空泵4和单向阀5，光伏板通过光伏控制器连接真空泵，真空泵再通过单向阀连接真空集热室外框上的真空抽气嘴。
由光伏控制器3根据太阳照度强弱控制真空泵4的运行以及通过单向阀5控制真空集热室1内腔的真空度。光伏板2与真空集热室1集成在一起，光伏控制器3以及控制回路安装在平板集热器的背部，不仅能够将光伏产生的电能提供真空泵4使用，同时，还依据太阳光照度控制真空泵4的运行，即太阳光照度达到发电要求，波形集热室9的波形板9.5及其上的吸热膜9.3开始吸收太阳能加热由下集水箱9.1进入波形板9.5内腔的传热工质，经加热后的传热工质进入上集水箱9.2形成太阳能吸收回路。同时，真空泵4开始工作，从抽气嘴6开始抽真空，使真空集热室1处于强制真空隔热的保温状态，保持1.33×10-5Pa的真空度，反之，真空泵4停止工作，真空集热室1处于自然真空的保温状态。真空泵4为直流电驱动，通过与单向阀5组成抽真空回路，使真空集热室1在吸收太阳能处于工作状态时达到并保持1.33×10-5Pa的真空度，单向阀5为阻止外部空气反串进真空集热室1内腔的止逆阀以及具有达到全真空时，导向旁路开启以保护真空泵4入口有足够的空气吸入量。
如图3、4所示，真空集热室1包括透明盖板7、波形集热室9、底板8，通过钎焊封条10将金属封条11分别与正面的透明盖板7和背面的底板8焊接成密封腔室，透明盖板7采用低铁超白钢化玻璃，以最大程度地提高太阳光的透过率，底板8采用涂有热反射膜的钢化玻璃，以减少波形集热室的红外及远红外的辐射造成的热量损失，同时，采用低熔点玻璃作为钎焊封条10，金属封条11采用C型金属管。
如图5所示，波形集热室9的波形板9.5、铝板9.4形成的内腔为传热工质由下集水箱9.1经太阳能加热后进入上集水箱9.2的主通道，支撑管9.6间隔插入波形板9.5和铝板9.4之间的内腔中，支撑管内也可流过传热工质但主要起结构支撑作用，铝板9.4经两边折弯后与波形板9.5弧线边部折弯在一起并焊接封装，波形板9.5的外表面通过磁控溅射工艺涂覆吸热膜9.3，吸热膜9.3的吸收率大于0.95，发射率小于0.1，波形板9.5及吸热膜9.3增加了太阳能的有效吸收面积。如图6所示，波形板9.5与铝板9.4两侧封装后的上、下两端的敞口部分分别与上、下集水箱焊接封装成整体并保持畅通，下集水箱和上集水箱9.1、9.2分别焊接有用于进出水的进口管9.7和出口管9.8。 
如图3、4所示，波形集热室9的折弯边部焊接在金属封条11的敞口端，同时，上、下集水箱的背部同样焊接在金属封条11的敞口处上下沿。金属封条使用的C型金属管的上、下两端面通过低熔点玻璃作为钎焊封条10与透明盖板7和底板8焊接在一起，C型管的弧线部分用以抵消热应变产生的冲击。C型金属管金属封条11敞口处的两侧弧线段上开有抽气孔11.1（见图6），使C型金属管内部与真空集热室内腔相通，金属封条11的外侧的中间位置开孔并焊接抽气嘴6，保证抽真空的畅通。
如图4、6所示，波形集热室9的正面和背面分别安装支撑条12，支撑条12由耐高温、隔热及机械强度高的材料制成的筋条，组装时卡进金属封条11的敞口一侧的弧线段上预先开设的槽口11.2内，并分别压紧在波形集热室正面的波形板9.5和背面的铝板9.4上，与插进波形板9.5和铝板9.4中间的支撑管9.6呈正交，正交的交点为支撑受力点，形成300毫米×300毫米的支撑区域。插装在波形板内侧的支撑管9.6与支撑条12构成正交网格状的支撑结构，可以承受1.33×10-5Pa的负压，并保证玻璃盖板7及底板8不变形。
如图3、4所示，真空集热室1的外框13为铝型材制成，通过连角器组装，底板8压紧在预装好的密封条16上，玻璃盖板7通过扣条14压紧，外框与真空集热室的间隙处加装保温棉15，扣条14与透明盖板装配间隙施打密封胶17。
如图2所示，光伏板2通过真空集热室1外框上的槽道直接由金属件连接组装。
光伏控制器3、真空泵4、单向阀5以及电气管路则根据实际空间安装在真空集热室1背面，参见图1。

Claims (8)

1.一种光伏板控制抽真空的平板集热器，包括透明盖板、底板、集热部件和外框，其特征在于所述的集热部件为波形集热室，该波形集热室包括其上涂覆有吸热膜的波形板和背面的铝板，波形板和铝板形成传热工质流过的通道，通道内间隔加装支撑管，波形板和铝板的上下两端分别设置有上集水箱和下集水箱，上集水箱和下集水箱分别设置有进口管和出口管，波形板和铝板的四周为密封的金属封条构成波形集热室；波形集热室置于透明盖板和底板之间，透明盖板和底板的外周为密封的外框，整体形成真空集热室，真空集热室的上端连接光伏板，真空集热室的外框上设有真空抽气嘴，真空集热室背面顺次安装有光伏控制器、真空泵和单向阀，光伏板通过光伏控制器连接真空泵，真空泵再通过单向阀连接真空集热室外框上的真空抽气嘴。
2.根据权利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的波形集热室的波形板与透明盖板之间、以及背部的铝板与底板之间分别设置有一组支撑条，支撑条的两端嵌入波形集热室的金属封条上开设的槽口内。
3.根据权利要求2所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的支撑条为耐高温、隔热及机械强度高的材质制成的筋条，支撑条和预埋在波形板与铝板之间的支撑管正交，构成正交网格状的支撑结构，使真空集热室能够承受1.33×10-5Pa的负压。
4.根据权利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的透明盖板和底板通过钎焊封条与波形集热室的金属封条焊接成密封腔室，传热工质的进口管、出口管和抽气嘴直接焊接在金属封条的相应位置，并保持管道畅通。
5.根据权利要求1所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的金属封条为C型金属管，敞口一侧的上下沿与波形集热室中的波形板和铝板四周的边部钎焊封装，上下两端面通过钎焊封条分别与透明盖板和底板粘接在一起，C型管的弧线部分用以抵消热应变产生的冲击。
6.根据权利要求5所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的C型金属管金属封条敞口处的两侧弧线段上开有抽气孔，使C型金属管内部与真空集热室内腔相通，金属封条的外侧的中间位置开孔并焊接抽气嘴，保证抽真空的畅通。
7.根据权利要求1至6任一项所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的波形集热室的铝板经两边折弯后与波形板的弧线折弯在一起并焊接封装，上、下两端分别与上集水箱和下集水箱焊接封装成整体，波形板的外表面通过磁控溅射工艺涂覆吸热膜，吸热膜的吸收率大于0.95，发射率小于0.1，波形板及吸热膜增加了太阳能的吸收面积。
8.根据权利要求1至6任一项所述的光伏板控制抽真空的平板集热器，其特征在于，所述的真空集热室的外框为铝型材制成，通过连角器组装，底板压紧在预装好的密封条上，透明盖板通过扣条压紧，与真空集热室的间隙处加装保温棉，扣条与透明盖板装配间隙施打密封胶。
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