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CN102102908A - 与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器 - Google Patents

与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器 Download PDF

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刘学东
陈淑江
孟春站
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JIANGSU SANJIN SOLAR CO Ltd
Jiangsu Ocean University
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JIANGSU SANJIN SOLAR CO Ltd
Jiangsu Ocean University
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Abstract

一种与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，由两层主玻璃面板及四周边条组成密闭腔体，所述的主玻璃面板皆为双层真空玻璃板，在两层主玻璃面板之间竖向设有若干隔板，密闭腔体内的空腔由隔板隔成若干流体通道，密闭腔体的侧边设有与上述流体通道相连通的进口和出口，在密闭腔体内填充有Cu/乙二醇纳米流体黑液。密闭腔体内的流体通道首尾相接构成由进口到出口之间的串行流道。Cu/乙二醇纳米流体黑液采用阿拉伯树胶作为分散剂、采用乙二醇水溶液作为分散介质，加入纳米铜粉通过磁力搅拌后再通过超声波分散制成。热效率高、免镀膜、便于大面积组装、可以作为单体太阳能集热器使用，也可作为构件直接用于建筑物上，实现与建筑物一体化。

Description

与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器
技术领域
本发明涉及一种集热器，特别是一种与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器。
背景技术
在太阳能热利用技术领域，目前常用的集热器有：
(1)真空玻璃管集热器，由于受安装条件及真空管本身寿命、强度等的限制，很难与建筑实现一体化，同时，由于真空管之间存在较大管距，真空管集热器有效集热面积仅为集热器轮廓面积的1/2左右，因此集热器的效率较低。
(2)平板集热器，虽然平板集热器容易实现与建筑一体化，但其存在热效率低、保温性能差，涂层易氧化、铜管易腐蚀等缺陷，为解决平板集热器的防冻问题，实际使用中多采用使用防冻液作为循环工质采用二次换热的方式，由于防冻液的传热效果较差，无论是集热还是二次换热，都要求有一个较大的温差，这无疑也增大集热器的热损失。
(3）采用在真空玻璃板内镀膜方式，这种方式的缺陷是玻璃熔接温度高，破坏选择性吸收膜，致使集热效果大大降低。
以上各类集热器中，吸热面与工作介质之间的热量传递都是一个多界面的间接热量传递过程，吸热面上的镀膜或吸热涂层将太阳辐射能转换为热能，然后通过固体壁面的热传导将热量传递给工作介质，由于固液边界层存在较大热阻，吸热面与工作介质间必须存在较大的温差作为热传导的推动力，这种温差使得吸热面对外热辐射增大，从而增大了集热器的热损失，同时较大的热阻也不利于热传导，因此以上各类集热器的热效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种热效率高、免镀膜、便于大面积组装、可作为建筑构件、易实现与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，其特点是：由两层主玻璃面板及四周边条组成密闭腔体，所述的主玻璃面板皆为双层真空玻璃板，在两层主玻璃面板之间竖向设有若干隔板，密闭腔体内的空腔由隔板隔成若干流体通道，在密闭腔体的侧边设有与上述流体通道相连通的进口和出口，在密闭腔体内填充有直接吸收太阳辐射能的功能热流体纳米黑液。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，密闭腔体内的流体通道首尾相接构成由进口到出口之间的串行流道。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述功能热流体纳米黑液为Cu/乙二醇纳米流体黑液。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述Cu/乙二醇纳米流体黑液的制备方法是：采用乙二醇水溶液作为分散介质，乙二醇水溶液按体积比1:1的比例配制而成，以乙二醇水溶液的重量作为基准份，加入0.005~0.01wt%的纳米铜粉、0.20~0.40wt%的阿拉伯树胶，通过磁力搅拌20~30分钟混合均匀，温度保持在20~30℃，再通过超声波分散50~70分钟，混合液变为黑色悬浊液，即为Cu/乙二醇纳米流体黑液。
本发明与现有技术相比，有以下有益效果：
（1）它是一种真空免镀膜真空平板集热器，实现了免镀膜，生产工艺简化。
（2）上下及周围采用真空玻璃板，保温性能好，减小了集热器的热损失。
（3）两层真空玻璃中间用玻璃分割成若干个流体通道，可使集热器有效集热面积达到95%以上，远高于现在的真空管集热器。
（4）采用功能热流体直接吸收太阳能辐射能，减小了传热热阻，集热器的最高温度出现在功能热流体的内部，实验表明其对太阳辐射能的吸收率可达95%以上，同时也降低了集热器的散热损失。
（5）采用添加纳米粒子的功能热流体作为工作介质，提高了流体传热性能，从而能有效提高集热器的热效率。
（6）真空免镀膜真空平板集热器采用整体熔接方式，强度大，可以作为单体太阳能集热器、太阳能热水系统使用，也可以作为建筑构件直接用于建筑屋面、建筑物的玻璃幕墙、阳台栏板、遮阳板等，容易实现与建筑一体化，既有保温隔音功能，又便于组装成大面积的太阳能集热系统。
附图说明
图1为本发明的结构简图。
具体实施方式
一种与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，由两层主玻璃面板2及四周边条4组成密闭腔体，所述的主玻璃面板皆为双层真空玻璃板，在两层主玻璃面板之间竖向设有若干隔板5，密闭腔体内的空腔由隔板5隔成若干流体通道6，在密闭腔体的侧边设有与上述流体通道相连通的进口1和出口3，在密闭腔体内填充有直接吸收太阳辐射能的功能热流体纳米黑液。密闭腔体内的流体通道首尾相接构成由进口到出口之间的串行流道。所述功能热流体纳米黑液为Cu/乙二醇纳米流体黑液。
Cu/乙二醇纳米流体黑液采用阿拉伯树胶作为分散剂、采用乙二醇水溶液作为分散介质，加入纳米铜粉通过磁力搅拌后再通过超声波分散制成。具体的制备方法是：乙二醇水溶液按体积比1:1的比例配制，以乙二醇水溶液的重量作为基准份，加入0.005~0.01wt%的纳米铜粉、0.20~0.40wt%的阿拉伯树胶，通过磁力搅拌20~30分钟混合均匀，温度保持在20~30℃，再通过超声波分散50~70分钟，混合液变为黑色悬浊液，即为Cu/乙二醇纳米流体黑液。

Claims (4)

1.一种与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，其特征在于：由两层主玻璃面板及四周边条组成密闭腔体，所述的主玻璃面板皆为双层真空玻璃板，在两层主玻璃面板之间竖向设有若干隔板，密闭腔体内的空腔由隔板隔成若干流体通道，在密闭腔体的侧边设有与上述流体通道相连通的进口和出口，在密闭腔体内填充有直接吸收太阳辐射能的功能热流体纳米黑液。
2.根据权利要求1所述的与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，其特征在于：密闭腔体内的流体通道首尾相接构成由进口到出口之间的串行流道。
3.根据权利要求1所述的与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，其特征在于：所述功能热流体纳米黑液为Cu/乙二醇纳米流体黑液。
4.根据权利要求3所述的与建筑一体化的真空免镀膜平板太阳能集热器，其特征在于，所述Cu/乙二醇纳米流体黑液的制备方法是：采用乙二醇水溶液作为分散介质，乙二醇水溶液按体积比1:1的比例配制而成，以乙二醇水溶液的重量作为基准份，加入0.005~0.01wt%的纳米铜粉、0.20~0.40wt%的阿拉伯树胶，通过磁力搅拌20~30分钟混合均匀，温度保持在20~30℃，再通过超声波分散50~70分钟，混合液变为黑色悬浊液，即为Cu/乙二醇纳米流体黑液。
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