CN106839458A - 一种高效防冻保温的太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高效防冻保温的太阳能集热器，包括太阳能集热器本体，该太阳能集热器本体为空腔圆柱状，其特征在于，该太阳能集热器本体的上表面和两侧依次设有防水玻璃层、隔热体、太阳能接收板和集热板芯。

Description

一种高效防冻保温的太阳能集热器

技术领域

本申请涉及太阳能集热器领域，尤其涉及一种高效防冻保温的太阳能集热器。

背景技术

太阳能集热器是用于接受太阳光照射并将所接受的太阳光转化为热能用以供热的设备，现有集热器对于热能的保温效果较差，容易造成热能浪费，效率低下。

发明内容

本发明旨在提供一种高效防冻保温的太阳能集热器，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种高效防冻保温的太阳能集热器，包括太阳能集热器本体，该太阳能集热器本体为空腔圆柱状，该太阳能集热器本体的上表面和两侧依次设有防水玻璃层、隔热体、太阳能接收板和集热板芯；所述太阳能集热器本体下端设有进水口和出水口，所述太阳能集热器本体外部还设有聚光板。

优选地，该隔热体为夹心结构，中间为隔热芯，在隔热芯上下表面设有隔热表层，隔热芯为含有多孔颗粒的氧化铝气凝胶，该多孔颗粒由硅藻土、蛭石粉混合构成，隔热表层为含有纤维增强相的氧化铝气凝胶，该纤维增强相为硅酸铝纤维。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的太阳能集热器中，包括防水玻璃层、隔热体、太阳能接收板和集热板芯，通过在表面和侧壁设置隔热体，对于集热器的热能起到了很好的保温效果，同时该隔热体中的氧化铝气凝胶采用油页岩灰渣为原料制备，能够起到废物利用的效果。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明太阳能集热器的结构示意图。

图2为本发明所述隔热体3的结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施例涉及一种高效防冻保温的太阳能集热器，该太阳能集热器包括太阳能集热器本体1，如图1所示，该太阳能集热器本体1为空腔圆柱状，其上表面和两侧依次设有防水玻璃层2、隔热体3、太阳能接收板4和集热板芯5，所述太阳能集热器本体1下端设有进水口6和出水口7，所述太阳能集热器本体1外部还设有聚光板。

本申请实施例中，该太阳能集热器本体1通过设置隔热体3和聚光板，提高了集热器的光能利用效率，确保了集热器的集热效果。

优选地，该隔热体3为夹心结构，如图2所示，该隔热体3中间为隔热芯31，在隔热芯31上下表面设有隔热表层32。

优选地，在隔热表层32中，为含有纤维增强相的氧化铝气凝胶，该纤维增强相为硅酸铝纤维，该硅酸铝纤维在氧化铝气凝胶基底中分散，由于纤维的柔韧性，可产生一定的增韧机制，增加该氧化铝气凝胶被破坏前所吸收的能量，并能够起到支撑和桥连作用，增强氧化铝气凝胶的力学性能。

优选地，在隔热芯31中，为含有多孔颗粒的氧化铝气凝胶，该多孔颗粒由硅藻土、蛭石粉混合构成，该多孔颗粒能够分散在氧化铝气凝胶的孔隙中，增强其抗压能力。

本实施例中，该隔热体3主要包括氧化铝气凝胶，氧化铝气凝胶为一种纳米量级的胶体粒子聚集构成的一种多孔网路结构，该网络结构表现为无序、枝状，其密度低，比表面积大，热导率较小，使得该氧化铝气凝胶表现良好的隔热效果；在另一方面，氧化铝气凝胶的多孔结构同时会导致该气凝胶的的物理性质较差，物理强度较低、脆性大，当其应用于本申请的集热器中时，由于震动、碰撞等会导致隔热体3破碎，隔热效果降低，这都不利于其实际应用；而本申请中，在氧化铝气凝胶基底基础上添加了硅酸铝纤维和多孔颗粒，该纤维和颗粒按照要求分散在该氧化铝气凝胶中，相互搭结并能与周围的气凝胶粘结，增强了该制品的力学性能。

优选地，隔热表层32中，该硅酸铝纤维长度为2～4cm；在隔热芯31中，该多孔颗粒由硅藻土、蛭石粉混合构成，硅藻土、蛭石粉的质量百分数含量符合：

x＝1.3y

其中，x为硅藻土含量，y为蛭石粉含量，并且0.16≤x≤0.19。

优选地，本申请所述隔热芯31和隔热表层32中的氧化铝气凝胶，该氧化铝气凝胶原料为油页岩灰渣，油页岩为一种富含干酪根的沉积岩，油页岩灰渣中主要成分包括高岭土。

优选地，本申请的氧化铝气凝胶的制备步骤为：

步骤1，取一定量的油页岩灰渣，将其粉碎、筛选，然后放入750℃的马弗炉中焙烧5h。

步骤2，等待上部中焙烧的油页岩灰渣自然降至室温，然后将油页岩灰渣和硫酸(30wt.％)溶液按一定比例混合，混合后在温度为95℃下加热回流5h，冷却后过滤。

步骤3，在滤渣中加入20wt.％NaOH溶液以调节溶液的pH值达到13左右，之后再进行过滤得到偏铝酸钠溶液。

步骤4，将得到的偏铝酸钠溶液使用1mol/L的盐酸溶液进行调节，调节pH值在2～3.5左右，得到AlCl₃溶液。

步骤5，将AlCl₃溶液浓缩到1mol/L，取10ml该1mol/L的AlCl₃放入烧杯中，然后再加入10ml无水乙醇，磁力搅拌25min，然后在强烈的搅拌状态下加入10ml环氧丙烷，再磁力搅拌20min，室温下静置一段时间使其形成凝胶。

步骤6，向上述得到的凝胶中加入50ml的正己烷，将该烧杯放在65℃的水浴中放置24h，然后将凝胶置于溶有硅烷偶联剂的正己烷溶液中，50℃下反应30h，结束后再放入正己烷溶液中浸泡，然后将其放入烘箱中干燥12h，再升温至90℃，干燥5h，得到氧化铝气凝胶。

在本申请的试验效果方面，做了如下对照试验，其中，

试验1为不具有隔热体3的太阳能集热器，

试验2为具有隔热体3的太阳能集热器；结果如下表；

试验1	54％
		试验2	100％

本申请中，在相同的外部测试条件下，定义具有隔热体3的试验2中太阳能集热器的隔热效果为100％，试验1的隔热效果为相对试验1的比值，从中可以看到，当不具有隔热体3时，该太阳能集热器的隔热效果下降较大，隔热效果下降。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效防冻保温的太阳能集热器，包括太阳能集热器本体，该太阳能集热器本体为空腔圆柱状，其特征在于，该太阳能集热器本体的上表面和两侧依次设有防水玻璃层、隔热体、太阳能接收板和集热板芯。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述太阳能集热器本体下端设有进水口和出水口，所述太阳能集热器本体外部还设有聚光板。

3.根据权利要求2所述的太阳能集热器，其特征在于，该隔热体为夹心结构，中间为隔热芯，在隔热芯上下表面设有隔热表层。

4.根据权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于，隔热芯为含有多孔颗粒的氧化铝气凝胶，该多孔颗粒由硅藻土、蛭石粉混合构成，隔热表层为含有纤维增强相的氧化铝气凝胶，该纤维增强相为硅酸铝纤维。

5.根据权利要求4所述的太阳能集热器，其特征在于，该硅藻土的质量份数是蛭石粉的1.3倍。

6.根据权利要求4所述的太阳能集热器，其特征在于，该氧化铝的制备步骤为：

步骤1，取一定量的油页岩灰渣，将其粉碎、筛选，然后放入750℃的马弗炉中焙烧5h。

步骤2，等待上部中焙烧的油页岩灰渣自然降至室温，然后将油页岩灰渣和硫酸(30wt.％)溶液按一定比例混合，混合后在温度为95℃下加热回流5h，冷却后过滤。

步骤3，在滤渣中加入20wt.％NaOH溶液以调节溶液的pH值达到13左右，之后再进行过滤得到偏铝酸钠溶液。

步骤4，将得到的偏铝酸钠溶液使用1mol/L的盐酸溶液进行调节，调节pH值在2～3.5左右，得到AlCl₃溶液。

步骤5，将AlCl₃溶液浓缩到1mol/L，取10ml该1mol/L的AlCl₃放入烧杯中，然后再加入10ml无水乙醇，磁力搅拌25min，然后在强烈的搅拌状态下加入10ml环氧丙烷，再磁力搅拌20min，室温下静置一段时间使其形成凝胶。

步骤6，向上述得到的凝胶中加入50ml的正己烷，将该烧杯放在65℃的水浴中放置24h，然后将凝胶置于溶有硅烷偶联剂的正己烷溶液中，50℃下反应30h，结束后再放入正己烷溶液中浸泡，然后将其放入烘箱中干燥12h，再升温至90℃，干燥5h，得到氧化铝气凝胶。