CN101893325A - 聚光型高效平板复合集热器 - Google Patents

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许刚
窦小琳
李宪诚
沈国平
刘昭勇
许亮
王娇
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Abstract

一种聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：包括支架、平板集热器和反射聚光装置，平板集热器安装在支架上，平板集热器两面均为透明盖板，平板集热器内部设置吸热板芯，吸热板芯的两面都带有选择性的吸热涂层，在吸热板芯外设置有保温层，反射聚光装置位于平板集热器背阳面。本发明同时继承了平板集热器和聚光型集热器的特点，热效率高，应用范围广，可以达到50°～400°，性价比高，性能安全可靠，能更好的利用太阳能，节约能源，保护环境。

Description

聚光型高效平板复合集热器
技术领域
本发明涉及一种聚光型高效平板复合集热器，属于太阳能利用领域。
背景技术
已有技术的太阳能集热器分为聚光型和非聚光型，在非聚光型平板集热器中平板集热器由于有效光热换热面积大，及高导热率金属板芯，其平均热效率可以达到hd≥70％，高于玻璃真空管的hd≥50％，而且具有承压高，不自然爆管，易排空和大面积集热等优点，但是平板集热器属于低温领域，夏天只能达到50～80℃，冬天40～50℃，使用范围受局限，而聚光型适合于中高温利用，可分为跟踪行和非跟踪型，跟踪型分为槽式、碟式和塔式，热效率hd≥75％，主要用于工业锅炉改造和太阳能CSP热发电，但制作要求高，制作成本大。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种热效率高，应用范围广，可以达到50°～400°，性价比高，性能安全可靠，具有平板集热又有聚光功能的聚光型高效平板复合集热器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：包括支架、平板集热器和反射聚光装置，平板集热器安装在支架上，平板集热器两面均为透明盖板，平板集热器内部设置吸热板芯，吸热板芯的两面都带有选择性的吸热涂层，在吸热板芯外设置有保温层，反射聚光装置位于平板集热器背阳面。
所述的吸热板芯为一体化结构的吸热翅片和蛇形管，蛇形管采用铜管，吸热翅片采用铝翅片，因吸热翅片和蛇形管受到高温辐射会发生热膨胀，因此吸热翅片和蛇形管与框架之间设置有一定的膨胀间隙。
所述的吸热板芯也可以为带有吸热涂层的陶瓷吸热腔体，陶瓷材料有耐温性好，受热膨胀系数小的优点。
所述的反射聚光装置包括反射聚光镜和跟踪装置，反射聚光镜采用碟式或槽式，跟踪装置采用单轴或双轴跟踪。
所述的平板集热器两面均为透明盖板，盖板的材料可以是玻璃或者塑料(如PC、PVC等)，背阳面由于受聚光镜焦线焦斑的辐射，可采用耐高温的高硼硅玻璃，为了提高平板集热器的绝热性能，盖板可采用中空式结构，透明盖板可在密封条件满足的情况下抽气使之真空。
所述的选择性吸热涂层涂在吸热板芯的两面，可以用化学处理(阳极氧化)、溅射、电镀、或涂料，涂料采用紫、蓝、黑等色均可，背阳面因受到聚光镜焦线焦斑的辐射，使用耐高温辐射涂层。
因为不管槽式或是碟式聚焦的焦线或焦斑投射面积较小，为了减少热损和节约吸热涂层材料，可在集热器的背阳面受到焦线焦斑投射的有效位置上镀选择性吸收热涂层，其相对应盖板为透明盖板，外沿是耐温绝热材料以提高保温性能。
因平板集热器的两面均为透光材料，吸热板芯也是两面带有吸热涂层，也就是说平板集热器两面都有吸热功能，其中向阳面具有直接吸收太阳光热量的集热功能，这与传统平板集热器相同，另一背阳面则可以吸收设置在平板集热器背阳面的反射聚光镜辐射的太阳光热量，即平板集热器两面同时吸收由太阳直射和聚光反射装置反射的两个方向太阳光的热量，跟踪装置可以根据不同时段太阳光的角度调整反射聚光镜的角度，更好的利用太阳能。
本发明所具有的有益效果是：同时继承了平板集热器和聚光型集热器的特点，热效率高，应用范围广，可以达到50°～400°，性价比高，性能安全可靠，更好的利用太阳能，节约能源，保护环境。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中：1、支架；2、透明盖板；3、吸热翅片；4、蛇形管；5、框架；6、保温层；7、反射聚光镜；8、聚光镜支架；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示：一种聚光型高效平板复合集热器，包括支架1、平板集热器和反射聚光装置，平板集热器安装在支架1上，平板集热器两面均为透明盖板2，平板集热器内部设置吸热板芯，吸热板芯为一体化结构的吸热翅片3和蛇形管4，蛇形管4采用铜管，吸热翅片3采用铝翅片，因吸热翅片3和蛇形管4受到高温辐射会发生热膨胀，因此吸热翅片3和蛇形管4与框架5之间设置有一定的膨胀间隙，在吸热翅片3和蛇形管4外设置有保温层6，反射聚光装置位于平板集热器背阳面。
反射聚光装置的反射聚光镜7为碟式结构，采用单轴跟踪，反射聚光镜7安装在聚光镜支架9上。
平板集热器两面均为透明盖板2，透明盖板2的材料是玻璃，背阳面由于受反射聚光镜7焦线焦斑的辐射，采用耐高温的高硼硅玻璃，透明盖板2为中空式玻璃，可以提高平板集热器的绝热性能，透明盖板2可在密封条件满足的情况下抽气使之真空。
选择性吸热涂层位于吸热翅片3的两面，可以用化学处理(阳极氧化)、溅射、电镀、或涂料，涂料采用紫、蓝、黑等色均可，背阳面因受到聚光镜焦线焦斑的辐射，使用耐高温辐射涂层。
因为反射聚光镜7聚焦的焦线或焦斑投射面积较小，为了减少热损和节约吸热涂层材料，可在平板集热器的背阳面受到焦线焦斑投射的有效位置上镀选择性吸收热涂层，其相对应盖板为透明盖板，外沿是耐温绝热材料以提高保温性能。
因平板集热器的两面均为透光材料，吸热板芯也是两面带有吸热涂层，也就是说平板集热器两面都有吸热功能，其中向阳面具有直接吸收太阳光热量的集热功能，这与传统平板集热器相同，另一背阳面则可以吸收设置在平板集热器背阳面的反射聚光镜7辐射的太阳光热量，即平板集热器两面同时吸收由太阳直射和聚光反射装置反射的两个方向太阳光的热量，单轴跟踪可以根据不同时段太阳光的角度调整反射聚光镜7的角度更好的利用太阳能。
其中提到的单轴跟踪或双轴跟踪为现在通用技术，可直接借鉴使用。

Claims (7)

1.一种聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：包括支架、平板集热器和反射聚光装置，平板集热器安装在支架上，平板集热器两面均为透明盖板，平板集热器内部设置吸热板芯，吸热板芯的两面都带有选择性的吸热涂层，在吸热板芯外设置有保温层，反射聚光装置位于平板集热器背阳面。
2.根据权利要求1所述的聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：所述的吸热板芯由蛇形管和吸热翅片组成的一体化结构，带有吸热涂层的两吸热翅片与蛇形管成夹芯结构。
3.根据权利要求1所述的聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：所述的吸热板芯为带有吸热涂层的陶瓷吸热腔体。
4.根据权利要求1所述的聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：所述的反射聚光装置包括反射聚光镜和跟踪装置，反射聚光镜采用碟式或槽式，跟踪装置采用单轴或双轴跟踪装置。
5.根据权利要求1所述的聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：所述的透明盖板采用中空式结构，采用玻璃或塑料材质，背阳面采用高硼硅玻璃。
6.根据权利要求1所述的聚光型高效平板复合集热器，其特征在于：所述的选择性吸热涂层采用阳极氧化处理或采用黑铬、铝氮铝、氮氧化钛材质。
7.根据权利要求2所述的吸热板芯，其特征在于：所述的蛇形管采用铜管，吸热翅片采用铝翅片。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102759203A (zh) * 2012-07-26 2012-10-31 陕西科技大学 一种聚光型平板太阳能开水器及其聚光镜的制作工艺
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CN114719449A (zh) * 2022-04-21 2022-07-08 安徽科技学院 一种聚光型平板太阳能集热器
CN115598816A (zh) * 2022-12-07 2023-01-13 昆明理工大学（Cn） 一种面体分离的非成像聚光器及其数学模型的构建方法
CN116465101A (zh) * 2022-01-11 2023-07-21 山东大学 一种上下同时集热的太阳能集热器

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