CN210663388U - 顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，四周设有边框，底部设有底板，顶部设有透明盖板，边框、底板和透明盖板合围形成空间体，空间体内设有太阳能集热结构和热流通道，热流通道的两端连通至空间体外，还设有聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为透明膜，至少为一层，延伸方向与透明盖板的平面平行，张紧的固定在透明盖板的外侧。本实用新型的有益效果是：以不同方式低成本的加强了平板太阳能集热器的外围护绝热，减少热损，得以提高集热器热性能，满足太阳能建筑、太阳能干燥与跨季土壤储能对集热器热性能的要求。

Description

顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，具体是一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器。

背景技术

选择性太阳能吸收膜的出现，大大降低了了平板太阳能集热器顶部的辐射热损失，但顶部对流热损失居高不下，仍是平板太阳能集热器顶部热损大的主要原因，成为提高平板太阳能集热器热性能的主要障碍。为此广大太阳能工作者长期以来，对如何解决这一问题进行了大量的研究，提出多种解决措施和方案，以期抑制该顶部空间的对流热损。其主要问题是顶部透明盖层存在着透光与绝热的相互矛盾，所以总是在寻求一种即透光又绝热的材料或组成。

截止目前为止，主要有1）双透明盖层玻璃，2）在透明盖层玻璃内侧加耐温氟塑料平膜，3）在透明盖层玻璃内侧加耐温氟塑料V形膜，4）在透明盖层玻璃内侧加高透玻璃管蜂窝，5)在透明盖层玻璃内侧加PP蜂窝，6）在透明盖层玻璃内侧加横向隔离条，7）将透明盖层与吸热板之间做成密封空间并充加惰性气体，8）利用透明真空玻璃管组成透明盖层，9）在密排真空管上再加一层平板玻璃，10）使用气凝胶这一透明而绝热材料。

例如，中国专利文献CN205843075U，于2016年12月28日，公开了“薄膜式大面积平板集热器”，包括集热器边框壳体、背板、底部保温层、侧保温层、板芯流道管组、吸热板和高透光薄膜、透明玻璃盖板，底部保温层装设在集热器边框壳体的腔体底部，板芯流道管组装设在底部保温层的顶部，板芯流道管组的两端分别设有伸出到集热器边框壳体外部的流道管接口，吸热板位于板芯流道管组的顶部并与其紧密接触从而接触导热，透明玻璃盖板装设在与集热器边框壳体固定连接的盖板边框的上部，集热器边框壳体的顶部与盖板边框的底部之间设有透光薄膜，透光薄膜与盖板边框和透明盖板共同围成中空密封腔体。该申请人宣称。其既能减小集热器的热损，又能有效减小集热器的重量，便于集热器的现场安装，增加了集热器的整体透光率。

所有上述方案存在的共同问题是1）平板集热器空晒时平衡温度较高，达到200℃左右，其内部使用的材料需要耐温，因而成本很高，2）采用耐温蜂窝，不单成本高，结构复杂，进一步加大成本，3）顶层空间密封充惰性气体，成本更高，而且其性能易于衰退，4）以透明真空管组成盖层也是成本高，使透过率更低。5）使用气凝胶从技术上确实很好，但目前成本太高，还难为平板产品所接受。

有鉴于上述情况，规避材料承受高温，采用透明盖层外加装绝热构造，就是一个值得探讨的途径。可以有多空气间层透明膜、中空透明板、透明蜂窝等多种选择。

而面对清洁能源采暖，一种跨季土壤储能技术正在孕育之中，需要一种能产生较高温度热风的平板式太阳能空气集热器，因而推出一种顶部与周边外隔热平板太阳能空气集热器就成为当务之急。

发明内容

基于以上问题，本实用新型提供一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，可以低成本的防止热散失的效果，提高集热器的热效率，提高太阳能的利用率，利于平板太阳能空气集热器的大规模推广应用。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，四周设有边框，底部设有底板，顶部设有透明盖板，边框、底板和透明盖板合围形成空间体，空间体内设有太阳能集热结构和热流通道，热流通道的两端连通至空间体外，还设有聚甲基丙烯酸甲酯薄膜；聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为透明膜，至少为一层，延伸方向与透明盖板的平面平行，张紧的固定在透明盖板的外侧。

聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的远红外阻隔效应，可以将平板太阳能空气集热器向顶部外侧的热辐射阻隔掉，显著减少所在位置的热量散失。聚甲基丙烯酸甲酯薄膜与集热器顶部透明盖板之间的间距由本领域技术人员根据工艺要求、设备参数等自行决定。

作为优选，所述聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的可见光透明度大于等于92%，密度小于等于1.18 g/cc，可阻挡大于2800nm、小于25000nm的远红外辐射透过。聚甲基丙烯酸甲酯薄膜具有透过阳光和阻隔远红外的双重作用，而且其暴露在外，与外界大气直接接触，受外界气象条件的影响，因此对其参数的选择需要满足多个角度的需求。

作为优选，相对的边框上端可拆卸的固定有膜固定结构；膜固定结构包括开口小内部大的膜固定槽，膜固定槽内适配嵌合有膜固定销；膜固定槽沿边框的延伸方向延伸；膜固定销与膜固定槽内壁将聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的一端夹持其中。本方案给出了聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的固定方式：在边框的相对面上设计有膜固定结构，膜固定结构包括膜固定槽和匹配的膜固定销。通过膜固定销与膜固定槽内壁的配合夹持关系，将聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的一端夹持其中，膜固定槽沿边框的延伸方向延伸，一般的，如果透明盖板是水平设置的，膜固定槽就沿水平方向延伸。膜固定结构设计为可拆卸的，是为了方便装配和更换；如果不用考虑更换，也可以使用固定式的。

作为优选，聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为二层。聚甲基丙烯酸甲酯薄膜采用内外二层，可以进一步提高远红外阻隔效应，更大程度的减少对流热损。

膜固定结构固定夹持聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的具体结构有两种：作为优选之一，膜固定结构包括可拆卸的设于相对的边框上端的膜固定块；膜固定槽设于膜固定块上，开口方向朝向内侧；膜固定销为弹性卡簧，弹性卡簧设有上下两弹性条，在弹力作用下压缩的抵接在膜固定槽的上下两侧壁之间，分别匹配固定一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。本方案采用了有两根弹性条的弹性卡簧，弹性条的弹性方向是上下方向。弹性条一条抵接在膜固定槽的上侧壁，另一条抵接在膜固定槽的下侧壁，抵接的同时就将两层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜分别固定在膜固定槽的上、下侧壁处。膜固定块可以通过粘接、卡接、螺栓紧固等方式与边框固定。该方案的优点是方便操作。

作为优选之二，膜固定结构包括上下紧贴的2个膜固定块，膜固定槽设于膜固定块上；2个膜固定块的外侧端均设有缺口，两缺口连接为燕尾槽；相对的边框上端设有燕尾键，与该燕尾槽配合；其中一个膜固定块的紧贴面上固定的突起有一个膜固定销，与另一个膜固定块上的膜固定槽实现配合；另一个膜固定块上的膜固定槽与独立的膜固定销实现配合；每个膜固顶块分别以槽和销的配合关系匹配固定一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。本方案采用了两个膜固定块，各自对应夹紧一层膜。而且将其中一个膜固定销设计为突起的设于其中一个膜固定块的紧贴面上，可以减少零件数量。该方案的优点是结构强度更好。需要注意的是，在本方案中，独立的膜固定销为径向具一定弹性的塑料线等，可以通过自身的弹性与对应的膜固定槽配合，实现对聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的固定；而与一个膜固定块固定在一起的膜固定销，则可以视为是凸起在该膜固定块配合面表面的筋线，同样也是径向具一定弹性的塑料材质，效果同前。

作为优选，所述膜固定销为中空的塑料管。塑料管中空材质，在径向上具有良好的弹性，如果配合塑料材质的膜固定块，膜固定销与膜固定槽配合夹持的效果非常理想。

由于聚甲基丙烯酸甲酯薄膜是张紧在相对的边框上端，因此一般需要在两端的边框均设置膜固定结构。上述两种膜固定结构方案，可以仅择其一，使用在两端，也可以在两端使用不同的膜固定结构。具体可由本领域技术人员自行选择决定。

作为优选，边框的外侧壁上紧贴设有保温材料。边框也是容易形成热散失的地方，应该对边框进行隔热处理。

作为优选，所述保温材料为隔热蜂窝板；边框的外侧壁上下侧均设有卡接限位结构，隔热蜂窝板卡接在卡接限位结构中，与边框的外侧壁紧贴。本方案设计的对边框进行隔热处理方式，其隔热蜂窝板是可拆卸的，一来方便组装和更新，二是可以根据不同的需要选择不同参数的材质进行匹配。

作为优选，热流通道的内表面突起的设有扰流筋；扰流筋的延伸方向垂直于热流的流动方向。高温热空气在热流通道内流动，其与热流通道内侧壁接触的部分受摩擦力的作用，流速缓慢，导致热流通道内热交换不充分，影响太阳能利用效率。热流通道的内表面设计了突起的扰流筋，可以破坏热流通道内侧壁的平整度，对接触的气流形成扰动，打破气流固有的分层，提高热交换效率。

作为优选，热流通道的内表面设有扰流片；扰流片为片状长条形，横截面形状为直线或弧形，其长度方向沿热流通道内侧壁的宽度延伸；扰流片的根部为热流上游侧，端部向热流下游侧、向外侧倾斜。扰流片的作用是大幅度的扰动气流，使热流通道内气流充分混合，消除热交换死角。

综上所述，本实用新型的有益效果是：以不同方式低成本的加强了平板太阳能集热器的外围护绝热，减少热损，得以提高集热器热性能，满足太阳能建筑、太阳能干燥与跨季土壤储能对集热器热性能的要求。例如：对于太阳能空气集热器，当提高了热风温度，就会使土壤储存温差更大，因而储存的能量会更多。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A部放大图。

图3是实施例1中图2的B部放大图。

图4是实施例2中图2的B部放大图。

图5是图1的C部放大图。

其中：1边框，2底板，3透明盖板，4热流通道，5聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，60膜固定块，61膜固定槽，62膜固定销，7隔热蜂窝板，8扰流筋，9扰流片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1所示的实施例1为一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器。

如图2所示，本集热器四周设有边框1，底部设有底板2，顶部通过涂胶法密封的固定有透明盖板3，本例的透明盖板材质为玻璃。边框、底板和透明盖板合围形成长方体形状的空间体，空间体内设有太阳能集热结构和热流通道4，热流通道的两端连通至空间体外。透明盖板的外侧即图中的上方，还张紧的固定有聚甲基丙烯酸甲酯薄膜5。聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为透明膜，其参数要求可见光透明度大于等于92%，密度小于等于1.18 g/cc，可阻挡大于2800nm、小于25000nm的远红外辐射透过。本例中，聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为上下两层，延伸方向与透明盖板的平面平行。

透明盖板的左右两侧的边框上方，设有膜固定结构，可拆卸的固定有膜固定块60，来固定聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的一端。如图3所示，本例中的膜固定块通过螺钉紧固在左侧的边框上，膜固定块上设有开口向右的膜固定槽61, 膜固定槽开口小内部大，槽内适配嵌合有膜固定销62。本例的膜固定销为弹性卡簧，弹性卡簧设有上下两弹性条，在弹力作用下压缩的抵接在膜固定槽的上下两侧壁之间，分别匹配固定一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。图示为左侧的膜固定结构，右侧与左侧结构相同。

边框的外侧壁上紧贴设有保温材料。本例的保温材料为塑料材质的隔热蜂窝板，具有重量轻、结构强、保温效果好、成本低的优势。固定隔热蜂窝板采用的是插接结构：边框的外侧壁上下侧均设有卡接限位槽，两卡接限位槽开口上下相对，隔热蜂窝板的上下端分别卡接在其中一个卡接限位槽开口中，并与边框的外侧壁紧贴。

如图5所示，热流通道的内表面突起的设有扰流筋8；扰流筋的延伸方向垂直于热流的流动方向，用来破坏热流通道的内表面的平整度，以打破气流固有的分层，提高热交换效率。热流通道的内表面还设有扰流片9；扰流片为片状长条形，横截面形状为直线形，其长度方向沿热流通道内侧壁的宽度延伸。扰流片的根部为热流上游侧，端部向热流下游侧、向外侧倾斜，即图示的右上方向。扰流片的作用是大幅度的扰动热流通道内的气流，使气流充分混合，消除热交换死角。

实施例2

实施例2是另一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器。

本例的集热器，与实施例1的最大不同，在于固定聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的膜固定结构的不同。

如图4所示，本例的膜固定块为上下紧贴的2个，材质为塑料。2个膜固定块的外侧端均设有缺口，两缺口连接为燕尾槽；左侧相对的边框上端设有燕尾键，通过燕尾槽与燕尾键的配合实现2个膜固定块与边框的固定与拆卸。上方的膜固定块的下端面与下方的膜固定块的上端面紧贴，而上方的膜固定块的下端面上一体的突起连接有膜固定销，本处的膜固定销为中空的塑料管，径向上有良好弹性，塑料管的一侧管壁与上方的膜固定块的下端面固定为一体，形成凸起在上方的膜固定块的下端面的一条筋线。下方的膜固定块的上端面上对应位置下凹的设有膜固定槽，膜固定槽上端开口小，下方槽体内的形状尺寸均为圆形，与膜固定销适配对应，将上方的膜固定销对应的卡接在下方的膜固定槽内，两者的接触面夹持一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，通过静摩擦力可以实现对下层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜端部的紧固。上方的膜固定块的上端面设有一个膜固定槽，与一个独立的膜固定销匹配。独立的膜固定销为径向具一定弹性的中空塑料管，同样可以通过自身的弹性与对应的膜固定槽配合，实现对上层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的固定。图示为左侧的膜固定结构，右侧与左侧结构相同。

余同实施例1。

Claims (10)

1.一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，四周设有边框（1），底部设有底板（2），顶部设有透明盖板（3），边框、底板和透明盖板合围形成空间体，空间体内设有太阳能集热结构和热流通道（4），热流通道的两端连通至空间体外，其特征是，还设有聚甲基丙烯酸甲酯薄膜（5）；聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为透明膜，至少为一层，延伸方向与透明盖板的平面平行，张紧的固定在透明盖板的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，所述聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的可见光透明度大于等于92%，密度小于等于1.18 g/cc，可阻挡大于2800nm、小于25000nm的远红外辐射透过。

3.根据权利要求1或2所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，相对的边框上端可拆卸的固定有膜固定结构；膜固定结构包括开口小内部大的膜固定槽（61），膜固定槽内适配嵌合有膜固定销（62）；膜固定槽沿边框的延伸方向延伸；膜固定销与膜固定槽内壁将聚甲基丙烯酸甲酯薄膜的一端夹持其中。

4.根据权利要求3所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，聚甲基丙烯酸甲酯薄膜为二层。

5.根据权利要求4所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，膜固定结构包括可拆卸的设于相对的边框上端的膜固定块（60）；膜固定槽设于膜固定块上，开口方向朝向内侧；膜固定销为弹性卡簧，弹性卡簧设有上下两弹性条，在弹力作用下压缩的抵接在膜固定槽的上下两侧壁之间，分别匹配固定一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。

6.根据权利要求4所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，膜固定结构包括上下紧贴的2个膜固定块（60），膜固定槽设于膜固定块上；2个膜固定块的外侧端均设有缺口，两缺口连接为燕尾槽；相对的边框上端设有燕尾键，与该燕尾槽配合；其中一个膜固定块的紧贴面上固定的突起有一个膜固定销，与另一个膜固定块上的膜固定槽实现配合；另一个膜固定块上的膜固定槽与独立的膜固定销实现配合；每个膜固顶块分别以槽和销的配合关系匹配固定一层聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。

7.根据权利要求1或2所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，边框的外侧壁上紧贴设有保温材料。

8.根据权利要求7所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，所述保温材料为隔热蜂窝板（7）；边框的外侧壁上下侧均设有卡接限位结构，隔热蜂窝板卡接在卡接限位结构中，与边框的外侧壁紧贴。

9.根据权利要求1或2所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，热流通道的内表面突起的设有扰流筋（8）；扰流筋的延伸方向垂直于热流的流动方向。

10.根据权利要求1或2所述的一种顶部与周边外隔热的平板太阳能空气集热器，其特征是，热流通道的内表面设有扰流片（9）；扰流片为片状长条形，横截面形状为直线或弧形，其长度方向沿热流通道内侧壁的宽度延伸；扰流片的根部为热流上游侧，端部向热流下游侧、向外侧倾斜。

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