CN208186882U - 一种腔式太阳能平板集热器 - Google Patents

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由世俊
范满
夏军宝
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Abstract

本实用新型公开了一种腔式太阳能平板集热器，包括：吸热体、黑色涂层、液体工作介质、透明盖板、壳体、隔热层、活动保温卷帘和垫片；所述吸热体的上表面镀有黑色涂层，吸热体的吸热面成腔式结构，吸热体上方设置有透明盖板，吸热体下方和壳体之间填充有隔热层，透明盖板上方设有活动保温卷帘，两者之间设有垫片。本实用新型的腔式太阳能平板集热器，通过将吸热体上表面设计成腔式结构，使得投射来的太阳光能够被多次反射吸收，提高了吸热体对太阳辐射能的吸收率；吸热体吸收的太阳辐射能可直接传递给流体通道内的液体工作介质，该过程降低了传热热阻，增强了吸热体向液体工作介质的传热性能。此外，太阳辐射强度较低或较高时，活动保温卷帘可以起到一定的保温或防过热作用，保证了集热器在不利的天气状态下也能正常工作。

Description

一种腔式太阳能平板集热器
技术领域
本实用新型涉及太阳能中低温集热技术领域，具体涉及一种腔式太阳能平板集热器。
背景技术
太阳能平板集热器因其环保、节能、实用、成本低廉等优点在太阳能中低温热利用领域得以广泛的使用。其典型结构由吸热体、透明盖板、隔热层和壳体四部分组成。吸热体作为其关键部件，结构上为集热板和集热工质通流管道的结合体。吸热体上方，覆盖一层或多层透明盖板，这种盖板要求具有阳光透射率高、隔热性能好的特性，一方面可以降低吸热体对环境的散热损失，另一方面可以保护吸热体免受风霜雨雪和尘埃等的直接侵袭。
透明盖板虽然可以起到一定的保温作用，但它也会吸收和反射部分太阳辐射能，对吸热体表面接收的太阳辐射能总量起到一定的削减作用。另一方面，集热板一般为平面结构，上表面喷涂一层黑色涂料或镀选择性吸收涂层。这种结构形式使得投射到集热板上的太阳光一部分被集热板吸收，另一部分被集热板反射向玻璃盖板，从而影响集热板的太阳辐射能吸收率和光热转化效率。再者，由集热板吸收的太阳辐射能，需先通过导热作用传向通流管，再通过对流换热作用传向液体工作介质，才能被用户所利用，该过程传热热阻较大，影响了集热器的传热性能。平板集热器的整体结构设计使得其在太阳辐射强度较低时集热效率较低；而在太阳辐射强度较高时容易出现过热问题，导致液体工作介质汽化、分解或腐蚀性增强，从而影响各集热部件以及整个集热系统的性能和耐久性。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种腔式太阳能平板集热器，克服现有技术中平板集热器传热性能和耐久性差的问题。
本实用新型的技术方案是：一种腔式太阳能平板集热器，包括：吸热体、黑色涂层、液体工作介质、透明盖板、壳体、隔热层、活动保温卷帘和垫片；所述吸热体的上表面镀有黑色涂层，吸热体的吸热面成腔式结构，吸热体上方设置有透明盖板，吸热体下方和壳体之间填充有隔热层，透明盖板上方设有活动保温卷帘，两者之间设有垫片。
所述吸热体的吸热面为腔式结构，其剖面形状为V型、凹槽型、半圆型或管翼型，所述V型夹角A在45°～70°之间，吸热体由铝合金或其他耐高温、导热系数高、易加工、便宜易得的材料经轧制而成一个整体。
所述黑色涂层为黑色涂料或选择性吸收涂层。所述黑色涂料为无光黑板漆，所述选择性吸收涂层为铝阳极氧化、铜表面氧化或电镀黑镍。
所述液体工作介质为水、导热油、醇溶液、融熔盐或纳米溶液。
所述透明盖板设为一层或者多层，材质为太阳光透射率高、吸收率和反射率低、隔热性能好、机械性能好的材质。
所述透明盖板材质为玻璃或聚氨酯。
所述活动保温卷帘由塑钢、铝合金等防水材料包裹隔热保温材料制成。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的腔式太阳能平板集热器，通过将吸热体上表面设计成腔式结构，使得投射来的太阳光能够被多次反射吸收，提高了吸热体对太阳辐射能的吸收率。吸热体吸收的太阳辐射能可直接传递给流体通道内的液体工作介质，该过程降低了传热热阻，增强了吸热体向液体工作介质的传热性能。吸热体由铝合金或其他耐高温、导热系数高、易加工、便宜易得的材料轧制而成一个整体，这种结构形式强度高、可模块化加工制造。此外，太阳辐射强度较低或较高时，活动保温卷帘可以起到一定的保温或防过热作用，保证了集热器在不利的天气状态下也能正常工作。该腔式太阳能平板集热器适合安装在地面、屋面、壁面、阳台等众多区域，为太阳能平板集热器的进一步大规模推广应用提供了技术支持。
附图说明
图1为本实用新型所述腔式太阳能平板集热器的端面结构示意图；
图2为本实用新型所述吸热体腔体为凹槽型的端面结构示意图；
图3为本实用新型所述吸热体腔体为半圆型的端面结构示意图；
图4为本实用新型所述吸热体腔体为管翼型的端面结构示意图；
图5为本实用新型所述吸腔式太阳能平板集热器的三维封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1和图5所示，本实用新型所述腔式太阳能平板集热器包含吸热体1、黑色涂层2、液体工作介质3、透明盖板4、壳体5、隔热层6、活动保温卷帘7、垫片8、下汇流母管9、上汇流母管10、进水管11和出水管12等部件。吸热体1的上表面镀有黑色涂层2，用以吸收投射来的太阳辐射能，黑色涂层2可为黑色涂料，如无光黑板漆；也可为选择性吸收涂层，如铝阳极氧化、铜表面氧化、电镀黑镍等。吸热体1的吸热面成V型腔式结构，用以对投射来的太阳光进行多次吸收和反射，以提高吸热体1对太阳辐射能的吸收率。吸热体1吸收的太阳辐射能，可直接传递给其流体通道内的液体工作介质3，然后被用户侧使用。该过程可降低传热热阻、增强吸热体1向液体工作介质3的传热性能。吸热体1的吸热面端面形状除了为上述V型之外，也可为图2～4所示凹槽型、半圆型、管翼型等，以上形状均可起到腔体的效果，由铝合金或其他耐高温、导热系数高、易加工、便宜易得的材料经轧制而成一个整体，这种结构强度高、加工制造简单。为保证足够的结构强度和较高的太阳能吸收率，V型夹角A宜在45°～70°之间。吸热体1上方有透明盖板4，下方和壳体5之间填充有隔热层6，用以保护吸热体1并降低吸热体1向外界环境的散热损失。透明盖板4上方有活动保温卷帘7，两者之间有垫片8起到保护缓冲作用。
吸热体1的下端面和上端面分别与集热器的下汇流母管9和上汇流母管10通过焊接相连，形成流体通道。集热器的下汇流母管9和上汇流母管10又分别与进水管11和出水管12相连。其中进水管11和出水管12内部均有螺纹处理，可与太阳能集热系统外部管路进行灵活方便地连接。
所述活动保温卷帘7可灵活开启和关闭，可由塑钢、铝合金等防水材料包裹隔热保温材料制成。在集热器正常工作时，活动保温卷帘7为开启状态；在夜晚或者白天太辐射强度太弱时，活动保温卷帘7为遮蔽状态，可以起到一定的保温作用；在白天太阳辐射强度太强时，活动保温卷帘7为遮蔽状态，可以起到一定的防过热作用。上述操作可通过手动或者简易电动传动结构完成，方便控制。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种腔式太阳能平板集热器，其特征在于，包括：吸热体(1)、黑色涂层(2)、液体工作介质(3)、透明盖板(4)、壳体(5)、隔热层(6)、活动保温卷帘(7)和垫片(8)；所述吸热体(1)的上表面镀有黑色涂层(2)，吸热体(1)的吸热面成腔式结构，吸热体(1)上方设置有透明盖板(4)，吸热体(1)下方和壳体(5)之间填充有隔热层(6)，透明盖板(4)上方设有活动保温卷帘(7)，两者之间设有垫片(8)。
2.根据权利要求1所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述吸热体(1)的吸热面为腔式结构，其剖面形状为V型、凹槽型、半圆型或管翼型，所述V型夹角A在45°～70°之间，吸热体(1)由铝合金或其他耐高温、导热系数高、易加工、便宜易得的材料经轧制而成一个整体。
3.根据权利要求1所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述黑色涂层(2)为黑色涂料或选择性吸收涂层。
4.根据权利要求3所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述黑色涂料为无光黑板漆，所述选择性吸收涂层为铝阳极氧化、铜表面氧化或电镀黑镍。
5.根据权利要求1所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述液体工作介质(3)为水、导热油、醇溶液、融熔盐或纳米溶液。
6.根据权利要求1所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述透明盖板(4)设为一层或者多层，材质为太阳光透射率高、吸收率和反射率低、隔热性能好、机械性能好的材质。
7.根据权利要求6所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述透明盖板(4)材质为玻璃或聚氨酯。
8.根据权利要求1所述腔式太阳能平板集热器，其特征在于，所述活动保温卷帘(7)由塑钢、铝合金等防水材料包裹隔热保温材料制成。
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