CN209857400U - 一种太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能集热器，该方法包括：壳体、水箱、多个容纳有工作液的环形热管。水箱设置在壳体的上端。环形热管包括：自上而下顺次连接的第一弯曲段、直线段、第二弯曲段。第一弯曲段向下弯曲，第二弯曲段向上弯曲，且第一弯曲段位于水箱内，直线段和第二弯曲段位于壳体内。壳体用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至直线段和第二弯曲段。本实用新型在太阳能集成器的总高度确定，且保证环形热管在水箱内的散热面积的情况下，降低了环形热管在水箱内的高度，增加了环形热管在壳体内的高度，提高了单位吸热面积，加强了对水箱内的水的加热能力。同时，水箱体积的减小有利于增加水箱内液体的流速，提高整体的换热能力。

Description

一种太阳能集热器

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能集热器。

背景技术

随着能源逐年紧缺以及环境污染日益严重，太阳能集成器作为一种节能环保的产品得到了广泛应用。其中，平板式太阳集热器为现有技术中比较常见的一种，一般包括：外壳、透明盖板、吸收层、吸热体等。其工作原理概括如下：太阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能被吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道(一般为铜管)中的工质(一般为水、乙二醇等)。这样，从集热器底部入口的冷工质，在流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热工质，带着有用的热能从集热器的上端出口，蓄入水箱中待用。

实用新型人发现现有技术至少存在以下问题：

在外界温度较低时，流体通道内工质的热量会向外界散发，引起热损失。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种太阳能集热器，用以增加吸热面积，提高对水箱中的水的加热能力，该太阳能集热器包括：壳体、水箱、多个容纳有工作液的环形热管；

所述水箱设置在所述壳体的上端；

所述环形热管包括：自上而下顺次连接的第一弯曲段、直线段、第二弯曲段；

所述第一弯曲段向下弯曲，所述第二弯曲段向上弯曲，且所述第一弯曲段位于所述水箱内，所述直线段和所述第二弯曲段位于所述壳体内；

所述壳体用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至所述直线段和所述第二弯曲段。

可选的，所述第一弯曲段和所述第二弯曲段均为U形结构。

可选的，所述壳体包括：方形卡槽，由前向后间隔设置在所述方形卡槽中的透明板、吸热板和背板；

所述透明板、吸热板和背板两两之间形成有密闭空间；

所述直线段和所述第二弯曲段设置在所述吸热板的后表面上，所述吸热板用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至所述直线段和所述第二弯曲段。

可选的，所述吸热板和所述背板之间的密闭空间中设置有保温件。

可选的，所述保温件为橡塑海绵。

可选的，所述吸热板的正表面上设置有吸热涂层。

可选的，所述直线段和所述第二弯曲段以焊接的方式固定在所述吸热板上。

可选的，所述透明板、所述吸热板、所述背板与所述方形卡槽均为可拆卸连接。

可选的，所述水箱的左右两侧分别设置有入口和出口；

所述水箱内沿入口方向至出口方向均匀设置有多个挡板，多个所述挡板用于对所述水箱内流过的水进行扰流。

可选的，所述太阳能集热器还包括：悬挂件，设置在所述壳体上，用于将所述壳体挂在墙体上。

本实用新型实施例提供的太阳能集热器，基于环形热管真空、负压的特性，在作业过程中，环形热管中的工作介质不断发生相态变化，确保了环形热管的热量不会散失，即使在寒冷的天气下，环形热管也不会出现结冰的问题。通过在水箱内设置向下弯曲的第一弯曲段，在壳体内设置直线段和第二弯曲段，可以使冷凝后的工作介质在重力作业下顺利落至直线段和第二弯曲段，由于第二弯曲段向上弯曲，可以实现对工作介质的存储。此外，本实用新型在太阳能集成器的总高度确定，且保证环形热管在水箱内的散热面积的情况下，降低了环形热管在水箱内的高度，如此，就可以增加环形热管在壳体内的高度，即降低水箱的高度，增加壳体的高度。通过降低水箱的高度，可以增加水箱内的水流速度，提高作业效率。通过增加壳体的高度，即增加环形热管在壳体内的高度，可以提高单位吸热面积，加强对水箱内的水的加热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中太阳能集热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中太阳能集热器的主视图；

图3为本实用新型实施例中太阳能集热器的俯视图。

1 壳体，

101 透明板，

102 吸热板，

103 背板，

2 水箱，

201 入口，

202 出口，

3 环形热管，

301 第一弯曲段，

302 直线段，

303 第二弯曲段。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

需要说明的是，本申请中的“前后方向”分别指的是：正对太阳的方向(前)和背对太阳的方向(后)。

本实用新型实施例提供了一种太阳能集热器，如附图1、附图2和附图3所示，该太阳能集热器包括：壳体1、水箱2、多个容纳有工作液的环形热管3。水箱2设置在壳体1的上端。环形热管3包括：自上而下顺次连接的第一弯曲段301、直线段302、第二弯曲段303。第一弯曲段301向下弯曲，第二弯曲段303向上弯曲，且第一弯曲段301位于水箱2内，直线段302和第二弯曲段303位于壳体1内。壳体1用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至直线段302和第二弯曲段303。

当需要将水箱2内的水加热时，利用壳体1吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至环形热管3的直线段302和第二弯曲段303，直线段302和第二弯曲段303内的工作介质(如液体甲醇、水等)受热发生汽化，上升至第一弯曲段301，第一弯曲段301将热量向四周传递(即向水箱2内的水中传递)，工作介质冷凝回流，在重力的作用下流回直线段302和第二弯曲段303。随后，该工作介质再次发生汽化，冷凝回流，如此往复循环，实现了对水箱2的实时加热。

本实用新型实施例提供的太阳能集热器，基于环形热管真空、负压的特性，在作业过程中，环形热管中的工作介质不断发生相态变化，确保了环形热管的热量不会散失，即使在寒冷的天气下，环形热管也不会出现结冰的问题。通过在水箱2内设置向下弯曲的第一弯曲段301，在壳体1内设置直线段302和第二弯曲段303，可以使冷凝后的工作介质在重力作业下顺利落至直线段302和第二弯曲段303，由于第二弯曲段303向上弯曲，可以实现对工作介质的存储。此外，本实用新型在太阳能集成器的总高度确定，且保证环形热管3在水箱2内的散热面积的情况下，降低了环形热管3在水箱2内的高度，如此，就可以增加环形热管3在壳体1内的高度，即降低水箱2的高度，增加壳体1的高度。通过降低水箱2的高度，可以增加水箱2内的水流速度，提高作业效率。通过增加壳体1的高度，即增加环形热管3在壳体1内的高度，可以提高单位吸热面积，加强对水箱2内的水的加热能力。

此外，由于水箱2内的水不会像平板式太阳集热器一样，流经吸热体上的流体通道内，因此，在相同液体流量下，本实用新型的水压损失更小。

其中，第一弯曲段301相当于冷凝段，直线段302和第二弯曲段303相当于蒸发段。第一弯曲段301、直线段302、第二弯曲段303连接后形成了闭合环形回路。具体地，举例来说，直线段302有两根管，第一弯曲段301和第二弯曲段303的两端分别通过两个管连接，该结构可参见附图1。通过上述环形热管3的设计，有利于提升蒸发段与冷凝段的表面积比，提高集热器整体的热效率。

水箱2可以为热绝缘结构，以避免热量流失。

可以理解的是，水箱2底部可以设置用于穿过环形热管3的通孔。

为了提高作业效果，使冷凝后的工作介质能够在重力的作用下快速流至第二弯曲段303中，可以将第一弯曲段301和第二弯曲段303均设置为U形结构。及第一弯曲段301为倒U形结构，第二弯曲段303为正U形结构，可参见附图1。

在本实用新型实施例中，为了增加吸热面积，提高环形热管3的吸热能力，同时减少热损失，提高保温效果。如附图1所示，壳体1包括：方形卡槽，由前向后间隔设置在方形卡槽中的透明板101、吸热板102和背板103。透明板101、吸热板102和背板103两两之间形成有密闭空间。直线段302和第二弯曲段303设置在吸热板102的后表面上，吸热板102用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至直线段302和第二弯曲段303。

其中，透明板101可以为玻璃盖板。吸热板102可以为铝板。基于铝具有重量轻、耐腐蚀等特点，可以将方形卡槽、背板103的材质设置为铝。

为了便于透明板101、吸热板102和背板103的安装或拆卸，可以将透明板101、吸热板102、背板103与方形卡槽均设置为可拆卸连接。

具体地，举例来说，该方形卡槽可以为方形空心壳体结构，在“方形空心壳体结构”上沿前后方向设置多个卡槽，在安装时，只需将透明板101、吸热板102和背板103嵌入各自对应位置的卡槽中即可。

为了提高吸热板102和背板103之间的保温效果，可以在吸热板102和背板103之间的密闭空间中设置保温件。

基于橡塑海绵具有环保、防火、持久耐用、保温效果好等特点，该保温件可以设置为橡塑海绵。

为了进一步提高吸热板102的吸热能力，可以在吸热板102的正表面上设置吸热涂层。

其中，吸热涂层可以为黑铬涂层、黑钴涂层、铝阳极氧化涂层等。

为了保证环形热管3的直线段302和第二弯曲段303能够稳定的固定在吸热板102上，可以将直线段302和第二弯曲段303以焊接的方式固定在吸热板102上。或者，也可以将直线段302和第二弯曲段303以胶粘或者卡箍连接的方式固定在吸热板102上

进一步地，为了对水箱2内流过的水进行扰流，增加水箱2内水的流速，可以在水箱2的左右两侧分别设置有入口201和出口202，并在水箱2内沿入口方向至出口方向均匀设置有多个挡板4(参见附图1)，多个挡板4用于对水箱2内流过的水进行扰流，加强换热。挡板4的具体布置方式可参见附图1。

在本实用新型实施例中，该太阳能集热器还包括：悬挂件。该悬挂件设置在壳体1上，用于将壳体1挂在墙体上。

通过设置悬挂件，可以将太阳能集热器悬挂在墙体上，以适应多种工作环境。

其中，悬挂件的结构可以为多种，举例来说，其可以为角铁、条形支架等结构。

基于上述，本实用新型可以应用于气候区域，即使在冬天，也不会出现结冰的问题。并且，本实用新型提供的太阳能集热器可单个运行或多个串联运行，可以放置在平坦的屋顶或具有一定倾斜角的底面上，也可以挂在高层建筑的垂直侧面上，或者嵌入建筑物中，与建筑物一体化设置。此外，通过使用本实用新型，减少了城市热岛效应。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能集热器，其特征在于，包括：壳体(1)、水箱(2)、多个容纳有工作液的环形热管(3)；

所述水箱(2)设置在所述壳体(1)的上端；

所述环形热管(3)包括：自上而下顺次连接的第一弯曲段(301)、直线段(302)、第二弯曲段(303)；

所述第一弯曲段(301)向下弯曲，所述第二弯曲段(303)向上弯曲，且所述第一弯曲段(301)位于所述水箱(2)内，所述直线段(302)和所述第二弯曲段(303)位于所述壳体(1)内；

所述壳体(1)用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至所述直线段(302)和所述第二弯曲段(303)。

2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述第一弯曲段(301)和所述第二弯曲段(303)均为U形结构。

3.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述壳体(1)包括：方形卡槽，由前向后间隔设置在所述方形卡槽中的透明板(101)、吸热板(102)和背板(103)；

所述透明板(101)、所述吸热板(102)和所述背板(103)两两之间形成有密闭空间；

所述直线段(302)和所述第二弯曲段(303)设置在所述吸热板(102)的后表面上，所述吸热板(102)用于吸收太阳能，并将太阳能转化为热能传递至所述直线段(302)和所述第二弯曲段(303)。

4.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，所述吸热板(102)和所述背板(103)之间的密闭空间中设置有保温件。

5.如权利要求4所述的太阳能集热器，其特征在于，所述保温件为橡塑海绵。

6.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，所述吸热板(102)的正表面上设置有吸热涂层。

7.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，所述直线段(302)和所述第二弯曲段(303)以焊接的方式固定在所述吸热板(102)上。

8.如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，所述透明板(101)、所述吸热板(102)、所述背板(103)与所述方形卡槽均为可拆卸连接。

9.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述水箱(2)的左右两侧分别设置有入口(201)和出口(202)；

所述水箱(2)内沿入口方向至出口方向均匀设置有多个挡板(4)，多个所述挡板(4)用于对所述水箱(2)内流过的水进行扰流。

10.如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，还包括：悬挂件，设置在所述壳体(1)上，用于将所述壳体(1)挂在墙体上。