CN201401971Y - 高效梯形折流式太阳能空气集储热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，包括透明盖板、外层保温层、双效加热装置组成和储热单元；双效加热装置包括梯形吸热板和真空集热管，储热单元包括储热罐，透明盖板将双效加热装置和储热单元封装在外层保温层内。其吸热板采用梯形结构，一方面可增加集热面积，使进入集热器的空气产生扰动，促进空气和吸热板之间的热交换，另一方面，梯形吸热板沿厚度方向将集热腔分隔为两个密闭加热通道，延长了加热路径。储热罐一方面可控制梯形吸热板的最高温度，板温不会升温过高，缩小集热器内部与外部环境的温差，从而减小热量损失。另一方面，储热材料可在夜间或不利天气条件下释放储热，延长了集热器的使用时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源开发利用领域，尤其涉及一种高效梯形折流式太阳能空气集储热装置。主要应用于建筑采暖、农产品干燥、海水淡化、太阳能制冷等领域。
背景技术
太阳能空气集热器是太阳能在建筑采暖、农产品干燥、海水淡化及太阳能制冷等领域应用的关键部件，其面临的主要问题是如何进一步提高它的集热效率。目前，普遍使用的太阳能空气集热器有平板型、真空管型两种。平板型集热器主要由透明盖板、吸热板、保温壳体三部分组成，真空管型主要由进、出气管道和并列设置的数个真空集热管构成。无论哪种结构形式，都存在以下三方面的缺点：第一，集热器散热面积大、升温路径短，造成集热器出口温度偏低；第二，集热器内的热空气是自然流动的，循环速度较慢，不具备出口温度调节功能；第三，集热器也不具备储热功能，不能在夜间或不利天气条件下工作。
现有的太阳能空气集热器的实例，如专利申请号88221059.9的实用新型，特征为在透明盖板和系热体之间安装了透明蜂窝结构，以减少盖板的热损失。又如申请号200620022423.4的实用新型，特征均为具有空气回流通道，增加了空气在集热器中加热的路径。上述专利实施都对提高太阳能集热器的热效率有一定的效果，但它们的出口温度较低，内部热空气循环过慢，也不具备出口温度控制和储热功能。
实用新型内容
1、所要解决的技术问题：
本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种热量损失更小、一次循环升温更大、集热效率更高、出口温度可调且具有储热功能的一种高效梯形折流式太阳能空气集储热装置。
2、技术方案：
为了实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现。本实用新型包括透明盖板2、外层保温层7，外层保温层7由绝热树脂板构成，其特征在于：还包括双效加热装置组成和储热单元；双效加热装置包括第一效加热装置和第二效加热装置；在透明盖板2的下部设有双效加热装置，在第二效加热装置下部设有储热单元，透明盖板2将双效加热装置和储热单元封装在外层保温层7内，在外层保温层7上设有进风口1和出风口14。
所述的双效加热装置的第一效加热装置为真空集热管3，采用真空夹层结构，外层为高硼硅玻璃管，内层吸热管为表面涂有选择性吸收涂层的紫铜管，吸热管的两端敞口并分别伸出玻璃管的两端，接口处通过密封体密封；吸热管的一端插装在绝热树脂板上与冷空气进风口1相连，另一端插装在矩形支架5上与第一效加热装置出风口12相连；出风口12设置在矩形支架5上；真空集热管与进风口1、矩形支架的连接部位通过密封体密封。
所述的双效加热装置的第二效加热装置为梯形吸热板4，其固定在绝热树脂板外伸出的支座10上，梯形吸热板4的前后两个侧面与外层保温层7之间密封，右面的侧面和矩形支架5密封，左面的侧面和外层保温层7不密封；第一效加热装置与第二效加热装置通过形支架5联通，第一效加热装置出风口12通过矩形支架5与第二效加热装置进风口11相联通；第二效加热装置进风口11设置在矩形支架5上。
梯形吸热板4的材料选用镀锌板，其向阳面镀有太阳能选择性涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。
所述的储热单元由矩形金属腔体13组成，腔体内部装有圆柱形储热罐6，储热罐6之间由带孔的强化传热肋片连接，储热罐6并排放置于矩形金属腔体13与外层保温层7的底板之间。
所述的储热罐6内有低温储热材料，低温储热材料可选用石蜡或十水硫酸钠。
梯形吸热板4、矩形金属腔体13，将整个集热器分隔为三个密闭通道；最上部密闭通道是具有蜂窝结构的透明盖板2与梯形吸热板4之间的密闭通道；中间的密闭通道是梯形吸热板4与矩形金属腔体13之间的密闭通道；最下部密闭通道是矩形金属腔体13内部的储热通道；且上中下三个通道厚度之比为2∶1∶2。
透明盖板2由上下透明阳光板和矩形玻璃管15组成，矩形玻璃管15位于上下阳光板中间构成其内部蜂窝。
在出风口14处放置有风机8。
3、有益效果：
本实用新型的吸热板采用梯形结构，一方面可以增加集热面积，使进入集热器的空气产生扰动，促进空气和吸热板之间的热交换，另一方面，梯形吸热板沿厚度方向将集热腔分隔为两个密闭加热通道，延长了加热路径。
本实用新型的圆柱形储热罐，其内部装有低温相变材料，圆柱形储热罐之间由带孔的强化传热肋片连接。一方面可以控制梯形吸热板的最高温度，板温不会升温过高，缩小集热器内部与外部环境的温差，从而减小热量损失。另一方面，储热材料可在夜间或不利天气条件下释放储热，延长了集热器的使用时间。
附图说明
图1为装本实用新型的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3图1的B-B剖视图；
图4是图3的C向图；
图5是矩形玻璃管构成的蜂窝结构示意图；
图6是本实用新型中真空集热管的结构示意图。
具体实施方式
如图1-6所示，1为进风口、2为透明盖板、3为真空集热管、4为梯形吸热板、5为矩形支架、6为圆柱形储热罐、7为外层保温层、8为风机、9为铆钉、10为支座、11为第二效加热装置进风口、12为第一效加热装置出风口、13为矩形金属腔体、14为出风口、15为矩形玻璃管。
如图1，本实用新型包括外层保温层7、透明盖板2、双效加热装置和储热单元。
本实用新型的外层保温层7由绝热树脂板构成，兼起支撑作用。
如图1、图5，透明盖板2具有矩形蜂窝结构，由上下透明阳光板和矩形玻璃管15组成，矩形玻璃管15位于上下阳光板中间构成其内部蜂窝。
在透明盖板2的下部设有双效加热装置，双效加热装置包括第一效加热装置和第二效加热装置。
如图2，第一效加热装置为真空集热管3，采用真空夹层结构，外层为高硼硅玻璃管，内层吸热管为表面涂有选择性吸收涂层的紫铜管，吸热管的两端敞口并分别伸出玻璃管的两端，接口处通过密封体密封；吸热管的一端插装在绝热树脂板上与设置在外层保温层7上的冷空气进风口1相连，另一端插装在矩形支架5上与第一效加热装置出风口12相连；真空集热管3与进风口1、矩形支架5的连接部位通过密封体密封。
如图1、图2、图3，第二效加热装置为梯形吸热板4，通过铆钉9将其固定在绝热树脂板外伸出的支座10上，梯形吸热板4的材料选用镀锌板，其向阳面镀有太阳能选择性涂层，涂层材料可选用为NiCrOxNY、TiOYNx等，梯形吸热板4的前后两个侧面与外层保温层7之间密封(如图3所示)，右面的侧面和矩形支架5密封，左面的侧面和外层保温层7不密封(如图1所示)。
第一效加热装置与第二效加热装置通过矩形支架5联通，第一效加热装置出风口12通过矩形支架5与第二效加热装置进风口11相联通。矩形支架5也起到支撑作用。
在第二效加热装置下部设有储热单元。
储热单元由矩形金属腔体13组成，在矩形金属腔体13内部装有圆柱形储热罐6，储热罐6内有低温储热材料，低温储热材料可选用石蜡或十水硫酸钠，储热罐6之间由带孔的强化传热肋片连接，储热罐6并排放置于矩形金属腔体13与外层保温层7的底板之间。
进风口1和出风口14位于保温层7同一侧，进风口1位于距外部保温层7顶部1/5处，出风口14位于距外部保温层7底部1/5处。第二效加热装置进风口11位于距矩形支架5上部2/5处、第一效加热装置出风口12位于距矩形支架5上部1/5处。
在出风口14处放置有风机8，其电源由太阳能电池板提供。主要用于加速集热器内热空气的流动，调节出口空气温度，并将热空气输送到所需场所。
透明盖板2将双效加热装置和储热单元封装在外层保温层7内。
梯形吸热板4、矩形金属腔体13，将本实用新型分隔为三个密闭通道，最上部密闭通道是具有蜂窝结构的透明盖板2梯形吸热板4之间的密闭通道，中间的密闭通道是梯形吸热板4与矩形金属腔体13之间的密闭通道，最下部密闭通道是矩形金属腔体13内部的储热通道，而且上中下三个通道厚度之比为2∶1∶2。
空气在本实用新型中的运行过程如下：冷空气由进风口1进入真空集热管3进行第一次加热，升温后的空气从第一效加热装置出风口12进入矩形支架5后，再通过第二效加热装置进风口11进入梯形吸热板4的向阳面空气流道进行第二次加热后进入梯形吸热板4与矩形金属腔体13之间的背阳面空气流道进行第三次加热，加热后的气体进入储热单元的圆柱形储热罐6换热后进入出风口14，被风机8吸入后输送至需要热空气的地方。
本实用新型可以根据实际情况增减真空集热管的数量，也可根据实际需要调节出口处的温度，储存在集热器内的热量能够在需要用是释放，从而可以适用于不同情况的太阳能采暖、太阳能干燥及其它需要用太阳能热空气的地方。
Claims (9)
1、一种高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，包括透明盖板(2)、外层保温层(7)，外层保温层(7)由绝热树脂板构成，其特征在于：还包括双效加热装置组成和储热单元；双效加热装置包括第一效加热装置和第二效加热装置；在透明盖板(2)的下部设有双效加热装置，在第二效加热装置下部设有储热单元，透明盖板(2)将双效加热装置和储热单元封装在外层保温层(7)内，在外层保温层(7)上设有进风口(1)和出风口(14)。
2、根据权利要求1所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：所述的双效加热装置的第一效加热装置为真空集热管(3)，采用真空夹层结构，外层为高硼硅玻璃管，内层吸热管为表面涂有选择性吸收涂层的紫铜管，吸热管的两端敞口并分别伸出玻璃管的两端，接口处通过密封体密封；吸热管的一端插装在绝热树脂板上与冷空气进风口(1)相连，另一端插装在矩形支架(5)上与第一效加热装置出风口(12)相连，出风口(12)设置在矩形支架(5)上；真空集热管与进风口(1)、矩形支架的连接部位通过密封体密封；。
3、根据权利要求1或2所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：所述的双效加热装置的第二效加热装置为梯形吸热板(4)，其固定在绝热树脂板外伸出的支座(10)上，梯形吸热板(4)的前后两个侧面与外层保温层(7)之间密封，右面的侧面和矩形支架(5)密封，左面的侧面和外层保温层(7)不密封；第一效加热装置与第二效加热装置通过形支架(5)联通，第一效加热装置出风口(12)通过矩形支架(5)与第二效加热装置进风口(11)相联通；第二效加热装置进风口(11)设置在矩形支架(5)上。
4、根据权利要求3所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：梯形吸热板(4)的材料选用镀锌板，其向阳面镀有太阳能选择性涂层，其涂层材料选用为NiCrOxNY或TiOYNx。
5、根据权利要求1中任意一项所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：所述的储热单元由矩形金属腔体(13)组成，腔体内部装有圆柱形储热罐(6)，储热罐(6)之间由带孔的强化传热肋片连接，储热罐(6)并排放置于矩形金属腔体(13)与外层保温层(7)的底板之间。
6、根据权利要求5所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：所述的储热罐(6)内有低温储热材料，低温储热材料可选用石蜡或十水硫酸钠。
7、根据权利要求1、2、4、5、6任意一项所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：梯形吸热板(4)、矩形金属腔体(13)，将整个集热器分隔为三个密闭通道；最上部密闭通道是具有蜂窝结构的透明盖板(2)与梯形吸热板(4)之间的密闭通道；中间的密闭通道是梯形吸热板(4)与矩形金属腔体(13)之间的密闭通道；最下部密闭通道是矩形金属腔体(13)内部的储热通道；且上中下三个通道厚度之比为2∶1∶2。
8、根据权利要求1所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：透明盖板(2)由上下透明阳光板和矩形玻璃管(15)组成，矩形玻璃管(15)位于上下阳光板中间构成其内部蜂窝。
9、根据权利要求1所述的高效梯形折流式太阳能空气集储热装置，其特征在于：在出风口(14)处放置有风机(8)。
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