CN208547125U - 一种高效太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种高效太阳能集热器，其包括集热器框架、联集器和若干全玻璃真空集热管，其中，集热器框架上设有太阳光增效背板，该太阳光增效背板包括聚氨酯硬泡基板、反射凹镜和折射凸体；聚氨酯硬泡基板下上表面于全玻璃真空集热管布设位置的投影处开有若干半圆柱形凹槽；反射凹镜为截面是半圆形的弧面长板，其内侧弧面为镜面，该反射凹镜匹配嵌设于半圆柱形凹槽内；折射凸体为截面是倒置梯形的条状块，其为全透明的玻璃体，该折射凸体设置在聚氨酯硬泡基板上表面、相邻半圆柱形凹槽之间的平面上。本高效太阳能集热器结构原理简单、改造成本低廉，通过增设带有反射凹镜和折射凸体的增效背板，配合对集热管内管的改造，显著的提高了集热效率。

Description

一种高效太阳能集热器
技术领域
本实用新型涉及一种高效太阳能集热器。
背景技术
现有应用于太阳能热水器的各种集热器中，以真空管式集热器集热效率最高，其他诸如平板式受光集热和光伏板式转化加热，虽然具有占据空间小，便于摆放等优势，但分别因集热面积和热转化次数使得集热效率大幅度降低。而真空管式集热器的集热效率目前也未被充分利用，原因在于环绕管上的集热涂层面积虽大，但只有阳光直射的部位集热效率最高，管排的背面、侧面均未充分利用，虽然现有技术中有在管背面增加一镜面体反射非直射阳光的改进技术方案，但无论镜面为平面还是波浪面，其反射光均不易直射到集热管背面，同时由于田阳光持续照射，大面积的整张镜面极易受热膨胀破碎，另外现有真空管为了水流通畅，都为直管设计，因此吸收层涂覆面积有限，进而限制了单管的吸光面积和热转化效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种高效太阳能集热器。
为解决上述技术问题，本高效太阳能集热器包括集热器框架、设置在集热器框架上方的联集器和平行布设在联集器上的若干全玻璃真空集热管，其中，所述集热器框架上设有太阳光增效背板，该太阳光增效背板设置在所述全玻璃真空集热管下方，包括聚氨酯硬泡基板、反射凹镜和折射凸体；所述聚氨酯硬泡基板下表面为平面，上表面于所述全玻璃真空集热管布设位置的投影处开有若干半圆柱形凹槽；所述反射凹镜为截面是半圆形的弧面长板，其内侧弧面为镜面，该反射凹镜匹配嵌设于所述半圆柱形凹槽内；所述折射凸体为截面是倒置梯形的条状块，其为全透明的玻璃体，该折射凸体设置在所述聚氨酯硬泡基板上表面、相邻半圆柱形凹槽之间的平面上。如此设计，太阳光增效背板主体使用聚氨酯硬泡，质量轻且具有伸缩弹性，能够配合太阳光照射后热脏冷缩，配合全玻璃真空集热内管吸光产热过程中的形变，调整反射凹镜与内管之间的的距离，反射凹镜用于向集热管背面反射未直射到集热管部位的太阳光，半圆的弧面能够最大限度的收集照入相邻集热管之间的太阳光，并反射到其上方相应集热管的背光面，折射凸体用于向集热管两侧折射光线，该部分光线一部分折射到集热管的两侧，另一部分折射到反射凹镜镜面上，在通过反射作用反射到集热管背光面，从而集热管正面直接吸收直射太阳光、两侧面收集折射太阳光、背面收集反射太阳光，令集热管整个圆周都得到充分利用，提高光热转化效率。
作为优化，所述折射凸体上表面为内凹的弧面。如此设计，使得折射凸体能够接收更多角度的太阳光，同时减小凸体折射的有效厚度，减小分光角度，另分光后射出的光线扇面较小，覆盖在集热管侧面范围内。
作为优化，所述集热器框架上横向设有背板承托架、增效隔离架和集热管扣架。如此设计，背板承托架用于承托太阳光增效背板，增效隔离架用于承托集热管，并使其与太阳光增效背板保持一定距离，从而减小遮挡，确保反射凹镜和折射凸体对太阳光反射和折射效果充分。
作为优化，所述全玻璃真空集热管包括内管、外管和设置在内外管之间用于分离两管的弹性支架，内、外管之间的夹层腔内为真空，所述内管外壁上溅射有一层选择性吸收涂层。
作为优化，所述内管为波纹形管，该波纹形管的膨大与收缩部位均为弧形平滑过渡。如此设计，波纹形管内管相较现有技术中的直管，表面积更大，因此其上选择性吸收涂层的溅射面积更大，吸光转化为热量的效率更高，波纹形管的膨大与收缩部位均为弧形平滑过渡，虽然改变了直管的形状，但形变部位无折角，关闭传热是可缓解热胀冷缩产生的应力，同时管内过水吸能过程并不产生流动阻力。
本实用新型一种高效太阳能集热器结构原理简单、改造成本低廉，通过增设带有反射凹镜和折射凸体的增效背板，配合对集热管内管的改造，显著的提高了集热效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型高效太阳能集热器作进一步说明：
图1是本高效太阳能集热器的平面结构示意图；
图2是图1的A-A向截面结构示意图；
图3是本高效太阳能集热器的全玻璃真空集热管的半剖截面示意图。
图中：
1-集热器框架、101-背板承托架、102-增效隔离架、103-集热管扣架；
2-联集器；
3-全玻璃真空集热管、301-内管、302-外管、303-弹性支架、304-选择性吸收涂层；
4-太阳光增效背板、401-聚氨酯硬泡基板、411-半圆柱形凹槽、402-反射凹镜、403-折射凸体。
具体实施方式
如图1至3所示，本高效太阳能集热器包括集热器框架1、设置在集热器框架1上方的联集器2和平行布设在联集器2上的若干全玻璃真空集热管3，其中，所述集热器框架1上设有太阳光增效背板4，该太阳光增效背板4设置在所述全玻璃真空集热管3下方，包括聚氨酯硬泡基板401、反射凹镜402和折射凸体403；所述聚氨酯硬泡基板401下表面为平面，上表面于所述全玻璃真空集热管3布设位置的投影处开有若干半圆柱形凹槽411；所述反射凹镜402 为截面是半圆形的弧面长板，其内侧弧面为镜面，该反射凹镜4匹配嵌设于所述半圆柱形凹槽411内；所述折射凸体403为截面是倒置梯形的条状块，其为全透明的玻璃体，该折射凸体403设置在所述聚氨酯硬泡基板401上表面、相邻半圆柱形凹槽411之间的平面上。太阳光增效背板主体使用聚氨酯硬泡，质量轻且具有伸缩弹性，能够配合太阳光照射后热脏冷缩，配合全玻璃真空集热内管吸光产热过程中的形变，调整反射凹镜与内管之间的的距离，反射凹镜用于向集热管背面反射未直射到集热管部位的太阳光，半圆的弧面能够最大限度的收集照入相邻集热管之间的太阳光，并反射到其上方相应集热管的背光面，折射凸体用于向集热管两侧折射光线，该部分光线一部分折射到集热管的两侧，另一部分折射到反射凹镜镜面上，在通过反射作用反射到集热管背光面，从而集热管正面直接吸收直射太阳光、两侧面收集折射太阳光、背面收集反射太阳光，令集热管整个圆周都得到充分利用，提高光热转化效率。
所述折射凸体403上表面为内凹的弧面。使得折射凸体能够接收更多角度的太阳光，同时减小凸体折射的有效厚度，减小分光角度，另分光后射出的光线扇面较小，覆盖在集热管侧面范围内。所述集热器框架1上横向设有背板承托架101、增效隔离架102和集热管扣架103。背板承托架101用于承托太阳光增效背板，增效隔离架用于承托集热管，并使其与太阳光增效背板保持一定距离，从而减小遮挡，确保反射凹镜和折射凸体对太阳光反射和折射效果充分。
所述全玻璃真空集热管3包括内管301、外管302和设置在内外管之间用于分离两管的弹性支架303，内、外管301、302之间的夹层腔内为真空，所述内管302外壁上溅射有一层选择性吸收涂层304。所述内管302为波纹形管，该波纹形管的膨大与收缩部位均为弧形平滑过渡。波纹形管内管相较现有技术中的直管，表面积更大，因此其上选择性吸收涂层的溅射面积更大，吸光转化为热量的效率更高，波纹形管的膨大与收缩部位均为弧形平滑过渡，虽然改变了直管的形状，但形变部位无折角，关闭传热是可缓解热胀冷缩产生的应力，同时管内过水吸能过程并不产生流动阻力。
上述实施方式旨在举例说明本实用新型可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本实用新型包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效太阳能集热器，其特征是：包括集热器框架(1)、设置在集热器框架(1)上方的联集器(2)和平行布设在联集器(2)上的若干全玻璃真空集热管(3)，其中，
所述集热器框架(1)上设有太阳光增效背板(4)，该太阳光增效背板(4)设置在所述全玻璃真空集热管(3)下方，包括聚氨酯硬泡基板(401)、反射凹镜(402)和折射凸体(403)；所述聚氨酯硬泡基板(401)下表面为平面，上表面于所述全玻璃真空集热管(3)布设位置的投影处开有若干半圆柱形凹槽(411)；
所述反射凹镜(402)为截面是半圆形的弧面长板，其内侧弧面为镜面，该反射凹镜(402)匹配嵌设于所述半圆柱形凹槽(411)内；
所述折射凸体(403)为截面是倒置梯形的条状块，其为全透明的玻璃体，该折射凸体(403)设置在所述聚氨酯硬泡基板(401)上表面、相邻半圆柱形凹槽(411)之间的平面上。
2.根据权利要求1所述的高效太阳能集热器，其特征是：所述折射凸体(403)上表面为内凹的弧面。
3.根据权利要求2所述的高效太阳能集热器，其特征是：所述集热器框架(1)上横向设有背板承托架(101)、增效隔离架(102)和集热管扣架(103)。
4.根据权利要求1所述的高效太阳能集热器，其特征是：所述全玻璃真空集热管(3)包括内管(301)、外管(302)和设置在内外管之间用于分离两管的弹性支架(303)，内、外管(301、302)之间的夹层腔内为真空，所述内管(301)外壁上溅射有一层选择性吸收涂层(304)。
5.根据权利要求4所述的高效太阳能集热器，其特征是：所述内管(301)为波纹形管，该波纹形管的膨大与收缩部位均为弧形平滑过渡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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