CN100572980C - 结合储热材料的太阳能空气集热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结合储热材料的太阳能空气集热器，它是在传统的平板式空气集热器的吸热板与底板之间，填充储热材料，利用储热材料来吸收和储存多余的太阳能热量。储热材料封装在金属容器内，避免了储热材料吸热融化后的泄漏和变形。本发明减小了太阳能空气集热器的热量损失，提高了热效率，并使太阳能空气集热器自身具备了储热功能。可方便地置于屋顶上或院子里，获得太阳热能。还可在白天太阳能充足时，将多余热量储存起来，供夜间使用。

Description

结合储热材料的太阳能空气集热器

技术领域

本发明涉及太阳能热利用装置，特指一种结合储热材料的太阳能空气集热器。可铺设在屋顶上或放置在院子里，白天从太阳辐射吸收热能，夜间利用储热材料继续放热，达到为房屋供暖或农产品干燥的目的。

背景技术

平板式太阳能集热器是利用太阳能的一种主要方式，广泛用于建筑物供暖、农产品干燥等领域。现有的太阳能平板式空气集热器主要由透明盖板、吸热板、保温壳体三部分组成。尽管平板式集热器接收太阳能面积大，但散热面积也大。当吸热板吸收太阳能升温后，热量将从上盖板和底板流入较低温度的环境空间，故存在热损失大、集热效率低的缺点。目前的改进措施，主要是在双层盖板之间增加透明蜂窝结构，从而减少热量从上盖板的损失。但是，由于平板式集热器难以利用真空隔热保温，热损失仍大于真空管式集热器，因而有待于进一步改进。另一方面，传统的太阳能空气集热器也没有蓄热功能，不能在夜晚工作。

现有的平板式太阳集热器的实例，如专利申请号85200928的实用新型，特征为具有空气回流通道，增加了空气在集热器中加热的路径。又如专利申请号88221059.9(公开号2042939U)和93248208.2(公开号2193978Y)的实用新型，特征均为在透明盖板和吸热板之间安置透明蜂窝结构，从而减少了上盖板的热损失。又如专利申请号03113079.8(公开号CN1467457A)的发明专利，也是采用透明蜂窝结构来减少上盖板的热损失，只是将普通的矩形箱体改成反射抛物面体，增加了热量的吸收。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，但它们都不具备温度控制和蓄热功能。

发明内容

本发明为一种结合储热材料的太阳能空气集热器，它是在传统的平板式空气集热器的吸热板与保温底板之间，填充储热材料，利用储热材料来吸收和储存多余的热量，从而使太阳能空气集热器获得了两项改进：一是由于集热板的最高温度受到储热材料相变温度的限制，不会升得过高，因而减少了热损失，提高了热效率；二是使太阳能集热器同时具有储热功能，延长了集热器的供热时间。

本发明其特征在于：集热器由双层透明盖板、蜂窝结构、镀有太阳能选择性涂层的吸热板、封装有储热材料的金属容器、装有保温材料的箱体五部分以及空气进口和出口组成。吸热板为V型结构，其与相邻壁面构成空气流道。吸热板上方为蜂窝结构，下方为储热材料，蜂窝置于双层透明盖板之间。将它们一起置于保温箱体内，保温箱体由金属板外壳和保温材料组成。

工作中阳光穿过透明盖板和蜂窝结构照射到吸热板上，吸热板将太阳辐射转化成热能，热能的一部分用于加热空气，另一部分被储热材料吸收，还有一部分通过上下盖板损失掉。

在太阳能空气集热器中加入储热材料后产生以下效应：

1.吸热板从太阳能转化的大量热量被储热材料吸收，从而减小了通过上下盖板的热量损失。

2.由于采用低温相变材料，集热板温度被限制在储热材料的相变点，板温不会升温过高，使得集热板与外界的温差减小，从而进一步减小了热量的损失。

3.储热材料可在太阳落山后继续向房屋提供热能，延长了集热器的使用。

4.可方便地放置在屋顶上或院子里，吸收太阳热能。结构简单，安装维护容易。

附图说明

图1为结合储热材料的太阳能空气集热器的结构示意图。包括1双层透明盖板、2蜂窝结构、3空气流道、4镀有太阳能选择性涂层的吸热板、5封装有储热材料的金属容器、6保温箱体、7冷空气进口、8热空气出口。

具体实施方式

下面结合图1，对本发明的实施方式作进一步说明。

如图1所示，集热器由双层透明盖板1、蜂窝结构2、镀有太阳能选择性涂层的吸热板4、封装有储热材料的金属容器5以及装有保温材料的箱体6五部分组成。透明盖板和蜂窝材料为聚碳酸酯或玻璃钢，吸热板为镀锌板或铝板，储热材料为十水硫酸钠或石蜡等低温相变材料，保温材料为聚氨酯或聚苯乙烯发泡材料。蜂窝结构2为矩形槽体，位于双层透明盖板1之间，起抑制热对流作用。吸热板4为V型结构，位于下层透明盖板与储热容器之间，其与相邻壁面构成空气流道3，同时起吸收太阳辐射及加热空气的作用。储热材料封装在若干个狭长的横截面为矩形或圆柱形的薄金属容器5内，以避免其吸热融化后泄漏和变形。金属容器5并排放置于吸热板4与保温底板6之间，保温箱体6由金属板外壳和保温材料组成。

工作中吸热板4所吸收的太阳热能，一部分将直接加热从进口7进入、在V形空气流道3中缓慢流动的空气，由空气通过出口8将热量带到使用区域。其余部分的热能主要向上盖板1和下底板6两个方向传递并损失到环境中。由于装有储热材料的金属容器5的存在，热量流经下底板的路径被相变储热材料阻隔。当温度较低时，由于吸热板与外界环境温差不大，因此集热器的热量损失不大。当温度继续升高，达到相变点时，储热材料开始融化，同时吸收大量热量储存起来。此时无论通过上方透明盖板还是下方底板的热量损失都大为减小，直到储热材料完全转变为液态后，集热器温度才可能继续升高。因此，集热器的最高温度将主要取决于储热材料的相变温度。由于热传递主要受集热器与外界环境的温差影响，通过采用低温相变材料，可以减小集热器与外界环境的温差，从而大大减小了集热器的热损失。夜间随着温度的降低，储热材料开始凝固，同时释放出白天储存的热量。从而这种集热器又具有了储放热的功能。

Claims (3)

1.一种平板式太阳能空气集热器，其特征在于该集热器由双层透明盖板(1)、蜂窝结构(2)、空气流道(3)、镀有太阳能选择性涂层的V型吸热板(4)、封装有相变储热材料的金属容器(5)、保温材料箱体(6)、以及空气进口(7)和出口(8)组成，V型吸热板(4)上方为双层透明盖板(1)，盖板之间放置蜂窝结构(2)，V型吸热板(4)下方为装有储热材料的金属容器(5)，最外层为保温箱体(6)，V型吸热板(4)与相邻壁面构成空气流道(3)。

2.根据权力要求1所述的太阳能空气集热器，其特征在于将封装有相变储热材料的若干个金属容器(5)并排放置于V型吸热板(4)和保温底板(6)之间。

3.根据权力要求1所述的太阳能空气集热器，其特征在于将储热材料用若干个狭长的横截面为矩形或圆柱形的薄金属容器(5)封装。