CN2126739Y

CN2126739Y - 一种内热式太阳能集热器

Info

Publication number: CN2126739Y
Application number: CN92207976U
Authority: CN
Inventors: 刘祖德; 沙永玲
Original assignee: ENERGY SOURCE INST HENAN PROV
Current assignee: ENERGY SOURCE INST HENAN PROV
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-02-03
Anticipated expiration: 2002-04-22

Abstract

本实用新型涉及太阳能利用，尤其是工作流体流过集热器的太阳能集热器，用来组装太阳能热水器最为适宜，其吸热板置于待加热的介质水之下，黑色吸热层在吸热板的上表面即水的下表面，使水自下层至上层逐渐加热，上面的散热面温度低于水的平均温度，效率因子F’恒大于1，其下限等于现有技术的上限，效率之高显而易见。

Description

本实用新型涉及太阳能利用，例如太阳能集热器，尤其是工作流体流过集热器的太阳能集热器，它是各种太阳能热水器核心部件。

太阳能热水器的集热器从专业书籍（太阳能工程原理应用201页）上所记载的早期的产品到最近刚授权的专利产品（NC87209838）都是采用的一种模式：集热板外表面为向阳面，并涂黑色吸热层，板的基质由良导热体（金属）做成，而另一面与待加热水接触，向水散热，为了尽量多尽量快地向水中传递热量，长期以来做了大量改进工作，但都在吸热板的材料选择和形状变化上做文章，诸如从铁改为铝、铜，从平板改为波纹，管板捆扎改为焊接式、翼片式、扁盒式。这些改进虽然不无成功之处，但是加工工艺越来越复杂，材料选择越来越变为高耗能，高价格材料，而集热效率η＝F｀［（ιa）_e－u（t_f－t_o）／I］，受效率因子F｀的限制，不能大幅度提高，其实F｀＝［S－U_i（T_p－T_o）］／［S－U_i（T_f－T_o）］，其中S、U_i、T_o都是分子和分母中相同的物理量，而T_p是板面温度，T_f是水的平均温度，不难看出当板温T_p愈高，水温度T_f愈低时效率因子愈小，反之板温度T_p愈低，水温T_f愈高则效率η愈大，现有的集热器结构，板面温度恒高于水的温度，极限情况板温和水温相等，效率因子F｀＝1，因此再沿着这条路走下去将是效率提高不大，而耗能和价格将会大幅度增加，终有一天，这种改进无论从能量获取和价格核算上都会出现饱和甚至负增长，即改进后多获得的太阳能，只能抵偿或抵偿不了制造集热器时多耗的能量，多获取能量的价值抵消不了制造集热板工本费的增加。

本实用新型的目的是公开一种表面板的温度低于水的平均温度，从而使效率因子F｀大于1，效率η大大提高的集热器。

一种内热式太阳集热器，具有吸热板、黑色吸热层、待加热介质水的贮水器及进出水管，其特征是吸热板的基质是隔热材料；装在贮水器内介质水的下面；黑色吸热层处于介质水的下表面和吸热板的上表面；在水的上面设一层透明隔热层。

具体来说，该集热器的上层为透明隔热层，中层是待加热的介质的水（一般是循环流动的水），下层为上表面涂黑的保温层——吸热板。

显而易见，太阳幅射穿过透明隔热层及透明水层，在水的下表面（即保温层上表面）遇到黑色吸热面，转换成热能，直接从水的下面对水加热，而不再通过固体物质的热传导。下层被加热的水逐层向上传热，最上层的水传与隔热层的下表面，热能经过隔热层缓慢地传到上表面，再向环境介质散热，于是隔热层的上表面温度远低于水的平均温度，如果仍按上述公式计算，则效率因子F｀恒大于1（隔热层外表面温度低于水的平均温度），在假设水不循环流动，而且把隔热层改为透明导热层，其导热系数为无限大的极端情况下，表面温度才能和水的平均温度相等F｀＝1，达到最小的极限，可知本发明效率因子的下极限等于现有技术效率因子的上极限，其效率之高不言而喻。使用材料上，也大都是低耗能廉价的非金属材料，工艺也不复杂。

下面将对照说明书附图通过实施例对本实用新型的具体结构进一步详细地公开。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是闷晒式软包（太阳能）热水器的集热器；

图3是一种循环式太阳能热水器的集热器；

图4是板栅式（或扁盒式）太阳能集热器；

图5是双层回热板栅式太阳能集热器；

图6是更多层回热板栅式太阳能集热器；

图7是波纹栅板栅式太阳能集热器。

实施例1：是闷晒式软包太阳能热水器的集热器，用塑料膜制成的扁平软包（袋），软包的上面为透明塑料气垫膜制成的透明隔热层1，包内充待加热水2，底面为黑塑料膜制成的黑色吸热层3，包的四壁5东、西、北为三壁黑色塑料膜，南壁为透明塑料膜，软包的壁上有进出水管，整个软包置于泡沫塑料做成的有底和四壁的箱体6中，箱底及黑色包底共同构成保温层4。本实施例工艺简单，材料便宜，造价十分低廉，集热效果相当好，软包损坏后更换也甚方便，最适于在广大农、牧、渔区推广使用。

实施例2是一种用于各种循环式太阳能热水器的集热器。由双层透明塑料（或玻璃）板7中间填充一些碎透明塑料片或管8做成透明隔热层；内部为塑料外部为泡膜塑料热压制成有四壁和底的箱体9构成保温层，箱体内面涂黑色吸热层，箱壁下部有进水管，上部有出水管，箱体接于透明隔热层下，并与之密封，中间充满待加热的水。

实施例3板栅式（扁盒式）太阳能集热器，其结构为两块平行塑料板之间用多条纵向的栅10相连成为整体，上板为透明塑料制成的透明隔热层，下板是保温层，它的上表面（内表面）为黑色吸热层，整体放在一个盖为透明窗11，四壁和底为泡膜塑料的箱中，具有更好的保温效果，集热器的两端装有进出水管，本实施例的优点是造价低而比实施例1坚固耐用。

实施例4是多层回热式太阳能集热器，图5示出了双层回热式，而图6示出了更多层（五层）回热式的内热式太阳能集热器，本实施例的主体与实施例3无异，仅将例3的回水（进出水）管道变形成为回热器，置于集热器主体的上、下两面（即主体透明隔热器上和主体的保温层下），吸收主体中散出的热能，再回流到主体中去，回热器的结构与集热器主体相似，由多层透明隔热板平行放置，并在相邻两板之间用栅连接而成一体，回热器与主体相邻的板，则以栅和主体相连接。在双层回热式集热器中为了控制回热速度和效果，将栅片转了某一角度（比如90°）。本实施例表面温度更低，向环境散热更少，效率更高。

实施例5，波纹栅板栅式太阳能集热器是实施例4的变形，在实施例4中板间的栅是多个相互平行的平面，而在本实施例中两板之间的栅是一个波纹曲面，波峰与上板相连，波谷与下板相连，这种栅不仅具有例3、例4的支撑功能，而且有分层的功能，例4中两板之间仅能构成水的一级循环，而在本实施例中两板之间可构成水的两级循环，对具有同样效率的集热器来，本实施例省工、省料、省空间。

Claims

1、一种内热式太阳能集热器，具有吸热板、黑色吸热层、待加热介质水的贮水器及进出水管，其特征是吸热板的基质是隔热材料；在介质水的下面的黑色吸热层处于介质水的下表面和吸热板的上表面；在水的上面设一层透明隔热层；就其结构层次来说，上边为透明隔热层，中间为介质水，水的下面是有黑色吸热层的保温层--吸热板。

2、根据权利要求1所述的集热器，其特征是透明隔热层和黑色吸热层是一只塑料软袋，袋的上部为透明塑料气垫膜，下部为黑色塑料膜，保温层是泡沫塑料制成的箱体。

3、根据权利要求1所述的集热器，其特征是透明隔热层为中间填充着碎的透明塑料的双层透明玻璃，黑色吸热层为黑色塑料，保温层为泡沫塑料制成。

4、根据权利要求1所述的集热器其特征是透明隔热层由透明塑料板制成；保温层由上表面涂黑的塑料板制成，两板之间有多条纵向栅相连，集热器整体放在盖为透明窗，四壁及底为泡漠塑料的箱中。

5、根据权利要求4述所的集热器，其特征是在透明隔热层的上面和保温层的下面装有回热器，回热器的结构为平行放置多层透明隔热板，相邻板间用栅相连接；回热器与集热器主体的透明隔热器之间，以及回热器与主体的保温层之间都以栅片相连接；每层板间的上下两端以水管交错连通，使待加热的介质水能在板间、栅间循回流动。

6、根据权利要求5所述的集热器，其特征是相邻两板之间的栅是一个波纹曲面，波峰与上板相连，波谷与下板相连，相邻两板之间的介质水被为分两层。