CN113124578A - 一种蓄热型恒温式自驱动集热器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种蓄热型恒温式自驱动集热器,包括箱体结构的集热器本体,所述集热器本体的内部腔室通过中间隔离层分隔为双通道结构,进口和出口相通形成旁通管道,集热器本体安装有相变材料、光伏板、吸热涂料层。通过所述相变材料潜热蓄热原理来进行温度控制,达到相对恒温的目的;所述光伏板将太阳能转化成电能,带动风扇转动,实现自驱动运行;双通道结构加强了相变材料整体的熔化效果,提高了储热效率和储热容量;旁通管道结构可以实现部分热空气内循环,以此来缓解初期出口温度偏低的问题。集热器本体最大限度地降低了运行温度,减少了能量损失,提高了热效率,不仅可以克服城市电网的限制,而且在没有太阳光时也能继续运行,延长了运行时间。
Description
技术领域
本发明涉及集热器技术领域,尤其涉及一种蓄热型恒温式自驱动集热器。
背景技术
化石能源的开发和利用带来环境污染问题,太阳能作为可再生能源由于其清洁性、普遍性有很好的应用前景,但缺点是它的间歇性和不稳定性。而相变材料作为储能材料,可以将周围环境的热量以潜热的形式储存起来,并在一定条件下释放,可延长***的使用时间并提高能量的利用率。可再生能源对储能有着重大的需求,若形成“可再生能源+储能”模式,则可实现集热器连续、稳定、可控的目的,并且可以在一定程度上代替主导能源。
采用太阳能干燥器干燥农副产品可以缩短干燥时间,***容易控制,不用担心受到雨雪等自然灾害且农副产品的质量好。在太阳能干燥器中,集热器是核心的部件,集热器的性能对农副产品的干燥效果有显著的影响。不同类型的农作物有一个合适的干燥温度范围,因此集热器的恒温特性对不同种类农作物干燥效率有重要影响。
在先前的研究中发现,自驱动型集热器不需要依靠外界的电能供给,可以做到脱离城市电网运行,可推广到偏远地区的农民或小型企业。但光伏自驱动的折流板型集热器温度波动比较大,在恒温阶段只可持续两个小时且温度较高,效率不稳定。此外,在无光阶段无法运行,集热器的热效率较低。综合上述问题,意味着光伏自驱动的折流板型集热器仍有很大的改进空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄热型恒温式自驱动集热器,解决自驱动集热器温度波动大,效率不稳定的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明一种蓄热型恒温式自驱动集热器,包括箱体结构的集热器本体,所述集热器本体的内部腔室通过中间隔离层分隔为双通道结构,包括上进气通道和下出气通道,所述集热器本体的一侧设置有进口和出口,所述上进气通道和下出气通道远离进出口一端通过连通腔连通,上进气通道和下出气通道的靠近进出口一端分割开为进出口腔,所述出口对应的管道内安装有风扇;
还包括电能储存和供应的电池,所述电池安装在所述集热器本体的底部,所述集热器本体上设置有太阳能采集用的光伏板,所述光伏板与所述电池连接将光能转化成电能存储到所述电池中;所述中间隔离层设置为蓄热组件。
进一步的,所述集热器本体通过箱体框架组成,所述箱体框架的内侧面上设置有保温板,箱体框架的外侧面上设置有光伏板,集热器本体上表面用双层玻璃盖板密封,所述进出口腔上用盖板密封。
进一步的,所述蓄热组件包括吸热涂料层、相变材料、光伏板、蓄热容器,所述相变材料安装在所述蓄热容器内,所述蓄热容器的上表面靠近进出口腔的位置放置光伏板,上表面其余部分涂上吸热涂料层,所述吸热涂料层吸收太阳能转化成热能储存在相变材料中,所述光伏板将转化的电能供所述风扇旋转。所述进出口腔有保温板作为中间隔离层与所述蓄热容器接触。
进一步的,所述光伏板包括外部光伏板和内部光伏板,所述外部光伏板安装在所述箱体框架的三个侧壁上,外部光伏板将太阳能转化为电能并储存在电池中,所述内部光伏板安装在所述蓄热容器上表面靠近所述进出口腔一侧,且与所述吸热涂料层平齐,内部光伏板负责将转化电能直接提供给所述风扇并驱动其转动。
进一步的,所述进口和出口设置在同一侧面,所述进口位于所述出口的上方,所述进口的管道与上进气通道连通,所述出口的管道与下出气通道连接,所述进口的管道与所述出口的管道中间位置连通形成旁通管道。
进一步的,所述上进气通道和下出气通道的内部沿气流运动方向平行放置多个均流板,所述均流板共放置有四组,每组包括三个,上下对称布置。
进一步的,所述出口和旁通管道处设置有两个风阀,一个风阀安装在所述出口管道靠外侧位置,另一个风阀安装在所述旁通管道内且位于中间位置处。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明一种蓄热型恒温式自驱动集热器,包括箱体结构的集热器本体,所述集热器本体的内部腔室通过中间隔离层分隔为双通道结构,进口和出口相通形成旁通管道,集热器本体安装有相变材料、光伏板、吸热涂料层。通过所述相变材料潜热蓄热原理来进行温度控制,达到相对恒温的目的;所述光伏板将太阳能转化成电能,带动风扇转动,实现自驱动运行;双通道结构加强了相变材料整体的熔化效果,提高了储热效率和储热容量;旁通管道结构可以实现部分热空气内循环,以此来缓解初期出口温度偏低的问题。集热器本体最大限度地降低了运行温度,减少了能量损失,提高了热效率,不仅可以克服城市电网的限制,而且在没有太阳光时也能继续运行,延长了运行时间。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明蓄热型恒温式自驱动集热器的结构示意图;
图2为本发明蓄热型恒温式自驱动集热器的沿a-a方向的剖面图;
图3为本发明蓄热型恒温式自驱动集热器沿b-b方向的剖面图;
附图标记说明:1、吸热涂料层;2、相变材料;3、光伏板;4、电池;5、风扇;6、进口;7、出口;8、双层玻璃盖板;9、箱体框架;10、保温板;11、蓄热容器;12、均流板;13、风阀;14、上进气通道;15、下出气通道;16、连通腔;17、进出口腔;18、旁通管道;19、盖板。
具体实施方式
如图1-3所示,一种蓄热型恒温式自驱动集热器,包括箱体结构的集热器本体,所述集热器本体的内部腔室通过中间隔离层分隔为双通道结构,包括上进气通道14和下出气通道15,所述集热器本体的一侧设置有进口6和出口7,所述上进气通道14和下出气通道15远离进出口一端通过连通腔16连通,上进气通道14和下出气通道15的靠近进出口一端分割开为进出口腔17,所述出口7对应的管道内安装有风扇5;风扇5旋转时带动气体流动,形成气流循环,所述双通道结构不仅增加了气流的流动时间,而且提高了相变材料整体的熔化蓄热,提高了储热效率和储热容量。
还包括电能储存和供应的电池4,所述电池4安装在所述集热器本体的底部,所述集热器本体上设置有太阳能采集用的光伏板3,所述光伏板3与所述电池4连接将光能转化成电能存储到所述电池4中;所述中间隔离层设置为蓄热组件。有太阳光时,出口所述风扇5的动力来自内部光伏板,同时所述外部光伏板转化的电能储存在所述电池4中,无光时,所述风扇5的动力来自所述电池4,
所述集热器本体通过箱体框架9组成,所述箱体框架9的内侧面上设置有保温板10,箱体框架9的外侧面上设置有光伏板3,集热器本体上表面用双层玻璃盖板8密封,所述进出口腔17上用盖板19密封。保温板和密封结构保证了集热器本体热能损失,提高了热效率。
所述蓄热组件包括吸热涂料层1、相变材料2、光伏板3、蓄热容器11,所述相变材料2安装在所述蓄热容器11内,所述蓄热容器11的上表面靠近进出口腔17的位置放置光伏板3,上表面其余部分涂上吸热涂料层1,所述吸热涂料层1吸收太阳能转化成热能储存在相变材料2中,所述光伏板3将转化的电能供所述风扇5旋转。所述进出口腔17有保温板10作为中间隔离层与所述蓄热容器11接触。所述相变材料2作为潜热蓄热储能材料,在太阳能强度高时把热量储存,降低腔室温度。在太阳能强度低时,所述相变材料2把蓄热释放出来,从而提高气流温度,保持所述集热器本体内部腔室继续产生热气流,使整个运行期出口温度相对恒定,达到恒温的目的,在所述内部光伏板底部也加了相变材料2,降低光伏组件温度,提高了发电效率。
所述光伏板3包括外部光伏板和内部光伏板,所述外部光伏板安装在所述箱体框架9的三个侧壁上,外部光伏板将太阳能转化为电能并储存在电池4中供夜间风扇使用,所述内部光伏板安装在所述蓄热容器11上表面靠近所述进出口腔17一侧,且与所述吸热涂料层1平齐,内部光伏板负责将转化电能直接提供给所述风扇5并驱动其白天转动。
所述进口6和出口7设置在同一侧面,所述进口6位于所述出口7的上方,所述进口6的管道与上进气通道14连通,所述出口7的管道与下出气通道15连接,所述进口6的管道与所述出口7的管道中间位置连通形成旁通管道18。利用旁通管道结构,搭配调节两个风阀,使出口处部分高温空气重新进入内部腔室,实现部分热空气内循环,以此来缓解初期出口温度偏低的问题。
所述上进气通道14和下出气通道15的内部沿气流运动方向平行放置多个均流板12,所述均流板12共放置有四组,每组包括三个。所述均流板12在垂直方向与中间隔离层、双层玻璃盖板8、保温板10的内壁封闭接触,下出气通道的所述均流板12还可以当做所述蓄热容器11的支撑部件。所述均流板12用来导向气流,使吸热涂料层1与气流能够进行很好的对流换热,这样气流温度和速度都均匀。
所述出口7和旁通管道18处设置有两个风阀13,一个风阀13安装在所述出口7管道靠外侧位置,另一个风阀13安装在所述旁通管道18内且位于中间位置处,用以调节内部循环空气量与排出空气量。
本发明的使用过程如下:
首先,有太阳光时,所述内部光伏板3将太阳能转化成电能供出口风扇5,所述风扇5转动,带动气流从所述进口6进入,从所述出口7流出,气流通过所述进口6,沿着内部所述均流板12进入上进气通道14,所述吸热涂料层1吸收太阳能转化成热能,一部分热能传递给气流,一部分热能储存在所述相变材料2中,加热后的热气流经过所述均流板12导向,通过最里面所述连通腔16进入到下出气通道15,经过所述出口7,一小部分通过所述旁通管道18回流进入集热器本体内部腔室内,形成内部循环,其余热气流通过所述出口7喷出,供用户使用,所述旁通管道18和出口7处安装有所述风阀13,用来调节内部循环空气量与排出空气量,同时所述外部光伏板3转化的电储存在所述电池4中;
没有太阳光时,所述风扇5的动力来自所述电池4,所述相变材料2的蓄热释放出来,加热内部流动的气流,保持集热器本体继续产生热空气,实现恒温自驱动功能,此时气流通过所述上进气通道14和下出气通道15过程中,都能经过所述相变材料2受热,达到较高的热效率。如果所述电池4储存的电能用尽,则可利用所述相变材料2的蓄热引起的热压驱动力来保证夜间的一个气流微流量运行。若果所述电池4电用尽,所述相变材料2的蓄热也用尽,则应调整外部光伏板的数量或相变材料2的填充量。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:包括箱体结构的集热器本体,所述集热器本体的内部腔室通过中间隔离层分隔为双通道结构,包括上进气通道(14)和下出气通道(15),所述集热器本体的一侧设置有进口(6)和出口(7),所述上进气通道(14)和下出气通道(15)远离进出口一端通过连通腔(16)连通,上进气通道(14)和下出气通道(15)的靠近进出口一端分割开为进出口腔(17),所述出口(7)对应的管道内安装有风扇(5);
还包括电能储存和供应的电池(4),所述电池(4)安装在所述集热器本体的底部,所述集热器本体上设置有太阳能采集用的光伏板(3),所述光伏板(3)与所述电池(4)连接将光能转化成电能存储到所述电池(4)中;所述中间隔离层设置为蓄热组件。
2.根据权利要求1所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述集热器本体通过箱体框架(9)组成,所述箱体框架(9)的内侧面上设置有保温板(10),箱体框架(9)的外侧面上设置有光伏板(3),集热器本体上表面用双层玻璃盖板(8)密封,所述进出口腔(17)上用盖板(19)密封。
3.根据权利要求1所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述蓄热组件包括吸热涂料层(1)、相变材料(2)、光伏板(3)、蓄热容器(11),所述相变材料(2)安装在所述蓄热容器(11)内,所述蓄热容器(11)的上表面靠近进出口腔(17)的位置放置光伏板(3),上表面其余部分涂上吸热涂料层(1),所述吸热涂料层(1)吸收太阳能转化成热能储存在相变材料(2)中,所述光伏板(3)将转化的电能供所述风扇(5)旋转。所述进出口腔(17)有保温板(10)作为中间隔离层与所述蓄热容器(11)接触。
4.根据权利要求2或3所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述光伏板(3)包括外部光伏板和内部光伏板,所述外部光伏板安装在所述箱体框架(9)的三个侧壁上,外部光伏板将太阳能转化为电能并储存在电池(4)中,所述内部光伏板安装在所述蓄热容器(11)上表面靠近所述进出口腔(17)一侧,且与所述吸热涂料层(1)平齐,内部光伏板负责将转化电能直接提供给所述风扇(5)并驱动其转动。
5.根据权利要求1所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述进口(6)和出口(7)设置在同一侧面,所述进口(6)位于所述出口(7)的上方,所述进口(6)的管道与上进气通道(14)连通,所述出口(7)的管道与下出气通道(15)连接,所述进口(6)的管道与所述出口(7)的管道中间位置连通形成旁通管道(18)。
6.根据权利要求1所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述上进气通道(14)和下出气通道(15)的内部沿气流运动方向平行放置多个均流板(12),所述均流板(12)共放置有四组,每组包括三个,上下对称布置。
7.根据权利要求5所述的蓄热型恒温式自驱动集热器,其特征在于:所述出口(7)和旁通管道(18)处设置有两个风阀(13),一个风阀(13)安装在所述出口(7)管道靠外侧位置,另一个风阀(13)安装在所述旁通管道(18)内且位于中间位置处。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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