CN205717996U - 一种简易型太阳能集热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易型太阳能集热装置，包括：集热单元，其包括至少一块集热板，每个所述集热板内部均具有至少一层格栅，每层所述格栅均呈纵向贯通以限制对应的条状空腔；蓄热单元，其通过水循环机构进而与各集热板的条状空腔连接，进而构成集能装置。本实用新型提供一种简易型太阳能集热装置，其能够提供一种适于大规模安装应用、轻便、易维护，同时有意识地降低供水温度，以低温供暖作为主要目标，从而以一种“经济适用”的方式大规模解决供暖能耗问题，具有节能环保，可实施效果好，可靠性强的效果。

Description

一种简易型太阳能集热装置

技术领域

本实用新型涉及一种在太阳能综合利用情况下使用的集热装置。更具体地说，本实用新型涉及一种用在太阳能综合利用、可再生能源利用、建筑节能、农业生产清洁能源等情况下的简易型太阳能集热装置。

背景技术

目前常用的太阳能热水装置，其使用目的为建筑物内的生活或生产所需热水，如洗浴、清洁、加热等。其工作原理为采用合适的面积接收太阳能，将所接受到的太阳能转化成为热能，并通过热水将热能传送到储存设备或用户。其结构为平板式和管式两大类。

其中，平板式采用金属盘管作为热媒通道，通过各类增强方式使得摄入的太阳能最大限度地转化成为加热通道中热水的热能；管式采用真空玻璃管作为接收单元，在管内通过水流或进一步嵌入金属管，采用过流式或热管式原理进一步提高其热量转化效率。

但上述技术的具有一定的局限性，其主要表现在于其以生活用水为目标，故将最终所需的水温定为55℃——60℃，而因此不得不采用代价较大的设备结构形式来提高热能转换后的热媒温度。因此带来了入射阳光转换效率受限、设备结构复杂，从而促使设备笨重、成本过高等缺憾。而在需要较低水温的场合，尤其是对于冬季供暖设备如地暖系统的供水，仅需要35℃——45℃的水温，上述主要服务于生活热水的设备所提供的水温反而过高，其设备代价、安装局限等不足便相当明显。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种简易型太阳能集热装置，其能够提供一种适于大规模安装应用、轻便、易维护，同时有意识地降低供水温度，以低温供暖作为主要目标，从而以一种“经济适用”的方式大规模解决供暖能耗问题，具有节能环保，可实施效果好，可靠性强的效果。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种简易型太阳能集热装置，包括：

集热单元，其包括至少一块集热板，每个所述集热板内部均具有至少一层格栅，每层所述格栅均呈纵向贯通以限制对应的条状空腔；

蓄热单元，其通过水循环机构进而与各集热板的条状空腔连接，进而构成集能装置。

优选的是，其中，所述集热板为采用透光高分子材料制成的塑料板。

优选的是，其中，所述集热板为采用内含防紫外线、防老化添加剂的耐温型聚乙烯制成的塑料板。

优选的是，其中，所述集热板在安装侧的表面设置有用以反射光线及红外线的高分子反射膜。

优选的是，其中，所述蓄水单元包括冷水池和热水池，所述水循环机构包括分别连接至冷水池、热水池的第一干管、第二干管，所述第一干管通过分别设置在各容纳空腔内的支管进而与第二干管连通。

优选的是，其中，所述第一干管、第二干管内部通道截面面积为支管内部通道截面面积的3-5倍以上，所述第一干管、第二干管壁厚为支管壁厚的2倍以上。

优选的是，其中，所述集热板内的格栅包括三层，所述支管均设置在中间层的格栅内，进而使得上下层的格栅分别构成隔热空腔。

优选的是，其中，所述支管采用添加了黑色素的高分子材料制成。

优选的是，其中，所述支管在集热板的条状空腔内以间隔预设距离进行分布。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型采用非金属材料制作高性价比的太阳能集热装置，具有超轻薄的结构特点，从而代替现有各类贵金属及玻璃管太阳能热水装置，用于提供温度相对较低的热水，用于在建筑中加热室内温度以减少常规能源的消耗，或用于在农业中向温室及大棚提供冬季供热，以保护植物的生长，其已经从高度发展成熟的现有太阳能热水设备技术路线中摆脱出来，面对更大规模的室内热舒适需求，适于大规模安装应用、轻便、易维护，同时有意识地降低供水温度，以低温供暖作为主要目标，从而以一种“经济适用”的方式大规模解决供暖能耗问题，具有节能环保，可实施效果好，可靠性强的效果。

同时其将低温供暖这个量大面广而对水温要求较低的目标，进行了针对性的方案设计，使其技术适应性、可行性和经济性方面均具有良好的效果，同时降低了能耗和生产成本，可实施性强，适应性好。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中简易型太阳能集热装置中集热单元的截面结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中简易型太阳能集热装置中集热单元的截面结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例中简易型太阳能集热装置集热单元的安装结构示意图；

图4为本实用新型的另一个实施例中简易型太阳能集热装置的安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本实用新型的一种简易型太阳能集热装置实现形式，其中包括：

集热单元1，其包括至少一块集热板10，每个所述集热板内部均具有至少一层格栅，每层所述格栅均呈纵向贯通以限制对应的条状空腔11，利用阳光下材料接受日照，部分光能转化为热能的原理，应用特制的高分子材料做成转化能力较强的塑料管，外部接收照射，内部通过水流将所收集的热量输送到所需要的地方，利用空心板所造成的温室效应，进一步提高塑料管的集热能力；

蓄热单元2，其通过水循环机构3进而与各集热板的条状空腔连接，进而构成集能装置。采用这种方案具有可实施效果好，质量可控，成本可控，利于操作的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述集热板为采用透光高分子材料制成的塑料板。采用这种方案采用高分子材料替代传统的金属材料及玻璃作为基本材料，制作作为太阳能集热装置的集热部分，从而使得该设备具有较高的普及推广潜力。而高分子材料的运用，本身也将使得该设备的材料成本、制作能耗、制作成本得以有效控制，使用寿命也可以得到较大的改善，具有成本可控，可实施效果好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述集热板为采用内含防紫外线、防老化添加剂的耐温型聚乙烯制成的塑料板。采用这种方案其作用在于为适应室外长期太阳曝晒，其需要有足够的高温承受能力(100℃以上)及耐紫外线、耐老化能力，该材料应当采用耐高温基材，如耐温型聚乙烯(PE-RT)，并采用具有防紫外线、防老化添加剂的高分子材料，以延长使用寿命。采用这种方案具有使用稳定性好，适应性强，质量轻，成本可控的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述集热板在安装侧的表面设置有用以反射光线及红外线的高分子反射膜4。采用这种方案在空心板的底部贴附反射材料，形成反射层，使得未被吸收而透过空心板的阳光被二次反射会空心板内部，从而再一次提高塑料管即整个单元板的吸收效果，所述反射膜为镭射膜或者镀铝膜，以使其具有更好的反射集热效果，并同时具有可实施效果好，可靠性强，集热能力强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述蓄水单元包括冷水池20和热水池21，所述水循环机构包括分别连接至冷水池、热水池的第一干管30、第二干管31，所述第一干管通过分别设置在各容纳空腔内的支管32进而与第二干管连通。采用这种方案中的所述支管为高分子塑料毛细管，其通过网栅技术在高分子塑料毛细管两端各与一根第一干管、第二干管既分/集水管熔接成一体，形成一个网栅式单元，分/集水管的形状可以是圆形或其它形状，采用了高分子塑料管作为水流通道，多层通道空心透明塑料板作为结构，并通过将高分子塑料管成排地熔焊在分集水管上的方式形成集热单元模块，并最终通过将集热单元模块分别连接的方式形成整片的太阳能集热系统，采用这种方案具有可实施效果好，可靠性好，适应性强，质量可控，成本可控的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述第一干管、第二干管内部通道截面面积为支管内部通道截面面积的3-5倍以上，所述第一干管、第二干管壁厚为支管壁厚的2倍以上。采用这种方案具有可实施效果好，稳定性好，适应性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述集热板内的格栅包括三层，所述支管均设置在中间层的格栅内，进而使得上下层的格栅分别构成隔热空腔12。采用这种方案利用多层空心板所造成的独特结构，将传统的空气或水集热方式进行综合利用，使之一体化，具有良好的集热效果，同时其质量可控，成本可控，稳定性强，进一步提高塑料管的集热能力的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

优选的是，其中，所述支管采用添加了黑色素的高分子材料制成。采用这种方案的高分子材料应具有吸热能力较强的特性，其添加了黑色素以增加吸收率，其作用在于为了更好的吸收阳光，且同时因为采用高分子材料替代传统的金属材料及玻璃作为基本材料，制作作为太阳能集热装置的集热部分，从而使得该设备具有较高的普及推广潜力并转化成为热能，而高分子材料的运用，本身也将使得该设备的材料成本、制作能耗、制作成本得以有效控制，使用寿命也可以得到较大的改善的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

在另一种实例中，所述支管在集热板的条状空腔内以间隔预设距离进行分布。采用这种方案可根据集热要求对支管的分布密度进行控制，以使其达到不同的集热效果，具有可实施效果好、适应性强，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。

实施例1：

一、材料准备

1、集热单元规格设置为600*1200mm，故带通道空心集热板厚度设置为5mm，内部格栅的通道截面积为5*5mm，集热板材料为透明色的PC碳酸聚酯空心板材。

2、用作支管的塑料管外径设置为4mm，壁厚为1mm，用作第一干管、第二干管的分/集水管外径被设备为20mm，壁厚为2mm，塑料管材料为加各类添加剂的PE-RT，且颜色被设置为炭黑色。

二、制作集热板

作为支管的塑料管间距被设置为20mm，每隔20mm占用一个空心集热板的一个通道，然后将其两端分别熔焊在第一干管、第二干管上，以构成一个集热单元，并在集热单元的每个集热板的安装侧粘贴反射膜，同时将第一干管、第二干管的两端可用于相互连接形成集热系统。采用这种方案的实施例得到的集热系统，具有厚度小，质量轻，适应性好，实施效果好，成本可控的优点。

实施例2：

一、材料准备

1、集热单元规格设置为1000*2000mm，故带通道空心集热板厚度设置为18mm，中间通道呈三层蜂窝状，以使其每个格栅通道可容纳6mm塑料管穿透，集热板材料为透明色的PC碳酸聚酯空心板材。

2、用作支管的塑料管外径设置为6mm，壁厚为1.2mm，用作第一干管、第二干管的分/集水管外径被设备为25mm，壁厚为2.5mm，塑料管材料为加各类添加剂的PE-RT，且颜色被设置为炭黑色。

二、制作集热板

作为支管的塑料管间距被设置为20mm，每隔20mm占用一个空心集热板中间层的一个通道，然后将其两端分别熔焊在第一干管、第二干管上，以构成一个集热单元，并在集热单元的每个集热板的安装侧粘贴反射膜，同时将第一干管、第二干管的两端可用于相互连接形成集热系统。采用这种方案的实施例得到的集热系统，其通过空气和液体两种方式对光伏单元进行散热，同时实现集热功能，具有质量轻，适应性好，实施效果好，成本可控，稳定性强的优点。

综上，本实用新型因采用了高分子塑料管作为水流通道，多层通道空心透明塑料板作为结构，并通过将高分子塑料管成排地熔焊在分集水管上的方式形成集热单元模块，并最终通过将集热单元模块分别连接的方式形成整片的太阳能集热系统。故其与常规太阳能集热器相比，具有以下有益效果：

其一，水温较低：尽管较低的水温(35——50℃)无法应用于生活热水如洗浴、洗涤场合(≥60℃，以及制造过程如加热、消毒场合，但相比之下，较低的水温完全适用于室内供热需求，而由于降低了搜集温度和运行温度，该系统具有以下优势：一是集热效率高，传统集热器由于需要提供能量品位相对较高的热量，故采用各类手段对入社的太阳能进行富集，形成高温热媒，这个过程中仅有部分入射能量成为高温热媒所携带的热量，而其余部分则无法形成足够品位而被放弃；而本实用新型的技术由于所需要转换的热量品位较低，集热器的转换能力/效率得以提高，故预计最终的转化效率差别应在15——30％之间；二是热损失小，通过集热单元所搜集起来的热量，与周边环境存在着较大的温差，而且越冷的天气温差越大，而温差的存在将引起热损失，即所搜集到的热量将再次向周边环境散失，为减少该部分的损失，高温系统不得不采取大量的保温措施，而集热器本身向周边的损失则无法避免，低温型集热器则自始至终不牵涉到高温工况，故保温要求较低，相应的热损失也小，预测该部分的损失相比传统高温型系统少约10——15％；三是减少高温风险，常规集热器在高温情况下经常出现水温过高、以致造成各类危害的风险，如水温过高出现的系统内大量蒸汽产生并造成系统破裂、或由于保温不善造成系统管路周边的建筑材料受损甚至人员烫伤等，而低温系统的最高水温也仅有约50℃，为人体可承受范围，也对各类建筑材料不产生伤害，故其安全性大幅度提高；四是减少设备系统故障，由于高温造成的内部高压，进而引起系统泄漏。尤其在热量需求大幅度减少，而太阳能照射则更为强烈的夏季，该问题造成的系统故障极为普遍，而低温系统由于本身不具备形成高温高压的能力，故在夏季也不会出现系统故障；五是减少水系统故障及保养：由于高温造成的钙镁离子形成水垢，进而引起系统水环路各类故障，由此所引起的各类维护成本和损失难以估量；而低温系统由于其工作温度远低于钙镁离子形成水垢的温度，故该问题将不再困扰。

其二，重量轻，传统太阳能集热器由于采用了铜管与玻璃管两种材料，造成了设备整体重量较重的问题。对于轻型屋顶和农业温室、大棚等场合，完全无法承受其自重；本发明所采取的各主要材料均为比重轻于水的高分子塑料材料，故其自重将可能不到传统集热器设备的12/——1/3。因此该设备将不但能够适应几乎各类轻质屋顶，也可以更加简便地安装在建筑墙面上。由于该集热器的超薄结构，甚至可以成为墙体的一个组成部分，并将墙体的入射能量有效地组织起来，在冬季用于室内供热，在夏季又可成为外围护结构的一个屏障，阻隔了由太阳能形成的日照负荷进入室内。

其三，制造能耗低、成本低，由于玻璃及铜的制造能耗均为较高的状态，故在制造中所耗费的能耗极为可观。而采用高分子材料制造相应设备，其制造工工艺简单，能耗较低；从目前的材料成本角度分析，属于有色金属的铜材料成本一直远高于塑料，而应用于太阳能集热器的玻璃成本也远高于普通应用场合的玻璃，特殊成型的真空玻璃管成本也远高于对应的塑料。预计目前采用塑料所制造的集热器，其成本应为传统集热器的1/2以下。

其四，使用寿命长，尽管玻璃的化学稳定性较好，但由于其易碎的特性，实际使用寿命并不很理想。而铜管由于化学性能活跃，其可期待寿命也仅有15年左右；而采用了抗老化、防腐蚀和耐紫外线各类添加剂的高分子塑料，其理论寿命为50年以上。在恶劣条件(阳光曝晒/严寒低温)环境下，所可期待的寿命也应为25——30年。

其五，材料环保，传统太阳能集热器所采用的玻璃和铜材料均不属于环保型材料，其中铜材是在各类绿色环保建筑体系中要求尽量减少用量的。而玻璃尽管理论上有再回收的可能性，但其冶炼能耗高，成本也同样远高于塑料。两种材料在制造过程中均将产生各类大量的环境污染；而本发明几乎全塑的构造，决定了该产品的环保特性：制造中能耗较低、无污染，回收后的废旧设备可简单地回收再利用(塑料回收料)，具有环保的效果。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的简易型太阳能集热装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种简易型太阳能集热装置，其特征在于，包括：

集热单元，其包括至少一块集热板，每个所述集热板内部均具有至少一层格栅，每层所述格栅均呈纵向贯通以限制对应的条状空腔；

蓄热单元，其通过水循环机构进而与各集热板的条状空腔连接，进而构成集能装置。

2.如权利要求1所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述集热板为采用透光高分子材料制成的塑料板。

3.如权利要求1所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述集热板为采用内含防紫外线、防老化添加剂的耐温型聚乙烯制成的塑料板。

4.如权利要求1所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述集热板在安装侧的表面设置有用以反射光线及红外线的高分子反射膜。

5.如权利要求1所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述水循环机构包括分别连接至冷水池、热水池的第一干管、第二干管，所述第一干管通过分别设置在各容纳空腔内的支管进而与第二干管连通。

6.如权利要求5所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述第一干管、第二干管内部通道截面面积为支管内部通道截面面积的3-5倍以上，所述第一干管、第二干管壁厚为支管壁厚的2倍以上。

7.如权利要求5所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述集热板内的格栅包括三层，所述支管均设置在中间层的格栅内，进而使得上下层的格栅分别构成隔热空腔。

8.如权利要求5所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述支管采用添加了黑色素的高分子材料制成。

9.如权利要求5所述的简易型太阳能集热装置，其特征在于，所述支管在集热板的条状空腔内以间隔预设距离进行分布。