CN204593907U - 一种平板聚光型太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种平板聚光型太阳能集热器，它包括：集热器组合外框、玻璃盖板、集热真空管、双曲抛物面反射板；其特征在于：集热真空管按照双曲抛物面反射板的聚焦位置通过开孔安装在固定板上，在固定板和集热器组合外框之间由保温材料发泡固定，整体形成两头固定的平板结构外形；集热器真空管一端封闭，另一端开口，用于***U型布置的金属内管；金属内管分为两段，以弯折处为界，一段为流入段，另一段为流出段，流入段端头与导热介质进出管的进口管道连接，流出段端头与导热介质进出管的出口管道连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能热利用领域，具体涉及一种平板聚光型太阳能真空管集热器。
背景技术
太阳能光热技术为未来解决能源问题提供了广阔前景。目前，太阳能热水器主要有两种，即高硼硅玻璃真空管式和高效吸热蓝膜平板式。真空管已经发展20多年，镀膜工艺很成熟。从单靶到多靶磁控溅射镀膜，膜层吸热效率已经超过94％，低温反射率已经降至6％以下，处于比较理想状态。只要按照成熟工艺严格控制生产过程，便可以生产出质量较高的真空管。真空管热水器具有诸多优点，单位面积吸收率高、发射率低、保温好，特别在较冷地区具有得天独厚的优越性；然而，它也有明显的缺点，无法与建筑很好的相结合，受管径的局限吸热面积小，双层玻璃吸热效率受到影响，玻璃容易破损先天具有安全隐患。因此，国外真空管式热水器使用较少。同样，平板式热水器具有较多优点，光照面积大、吸热率高传热快、易与建筑相结合、盖板为钢化超白玻璃没有安全隐患；但也有明显的缺点，吸热面积大散热面积也大、热平衡温度较低、低温高效但无法获得高温。没有保温能力。为了防止热水结垢要靠介质导热，所以，只在南方温度较高地区适用。到目前为止，还没有一种热水器能够结合这两种热水器的优点，既可以在任何区域推广，又能解决普通热水器从低温向中温发展，并能发展成蒸汽式热水器。同时，热水器安装麻烦、零部件较多、不易维护。无论是普通真空管式还是普通平板式，冬天往往成为摆设，严重依赖电辅助加热，平板热水器蓝膜暴露在空气中衰减很快，寿命期大大减短。国内热水器价格战愈演愈烈，太阳能热水器行业处于明显衰退状态。
实用新型内容
本实用新型提供一种平板聚光型太阳能集热器，它包括：集热器组合外框、玻璃盖板、集热真空管、双曲抛物面反射板；其特征在于：集热真空管按照双曲抛物面反射板的聚焦位置通过开孔安装在固定板上，在固定板和集热器组合外框之间由保温材料发泡固定，整体形成两头固定的平板结构外形；集热器真空管一端封闭，另一端开口，用于***U型布置的金属内管；金属内管分为两段，以弯折处为界，一段为流入段，另一段为流出段，流入段端头与导热介质进出管的进口管道连接，流出段端头与导热介质进出管的出口管道连接。
进一步，集热真空管内布置弹性导热结构，弹性导热结构为一侧开口的管状结构，其横截面整体环形，其上设有卡接口，用于***或卡接U型布置的金属内管，集热真空管穿过固定板上的开孔，金属内管与导热介质进出管连接；通过保温模组将固定板、集热真空管端部、导热介质进出管、集热器组合外框组装为一个整体。
更进一步，集热器组合外框包括固定底板、四周固定板，若干双曲抛物面聚光板并行排布拼接为一体置于固定底板上。
更进一步，玻璃盖板为镀膜钢化处理的平板透光式玻璃盖板，与固定底板上的双曲抛物面反射镜形成一次聚光结构。
更进一步，玻璃盖板为钢化超白玻璃盖板，上表面为平面，下表面设有菲涅尔聚光透镜，与固定底板上的双曲抛物面聚光板形成互补复合聚光结构。
更进一步，集热真空管根据导热介质不同选择串联或并联的方式与导热介质进出管连接。
本实用新型提供的一种平板聚光型太阳能集热器，采用平板式，可使集热器易与建筑相集合，没有安全隐患，容易安装维护，功能上可实现增大光照面积，成倍提高热量吸收效率，有利于高效储存中温(300℃以内)热能，工程上大面积并联使用，可以实现稳定蒸汽供应，可根据需求有机组合。采用真空管中金属内管内介质导热，整体结构简单，介质集热温度可以达到200℃，是一种高效中温集热器。
作为两种优选方案，以上所述的平板聚光型太阳能集热器，钢化超白玻璃盖板可分为两种，一种为平面直接透射式，其下面是双曲抛物面反射板，安装集热器需要做简单跟踪太阳光装置，可以是平单跟或斜单跟方式；另一种玻璃盖板下表面有齿纹，形成菲涅尔聚光透镜，真空管在中间，太阳光直射经过菲涅尔聚光透镜汇聚照在真空管上，当太阳光偏射汇聚在双曲抛物面反射镜上，经过全天候光学模拟设计的抛物面会在较大容差角度范围内把汇聚光反射到真空管上，安装时只需要按当地纬度角放置即可，实现无需跟踪的高效集热器。
玻璃盖板采用钢化镀膜处理，镀膜玻璃可增加入射光透过率，以及减少表面入射光反射率，双面镀膜还有利于玻璃表面自洁功能，透镜采用低铁超白玻璃材质，钢化强度要求达到国家平板热水器盖板玻璃的标准。
集热器的双曲抛物面聚光板，可以为整体成型双曲抛物面装置，装置可以采用压铸成型或压延成型或辊压成型的方式形成一体，双曲抛物面表面抛光和高光喷涂烘干处理后镀制高效镜面反射膜，可以根据具体产品不同聚光要求，设计和光学模拟相应的双曲抛物面反射镜。集热器真空管根据产品聚光倍数和外形尺寸决定真空管具体内管与外管直径、外部结构长度和需要使用的根数。
集热器真空管***套有弹性铝合金环形翅片管的“U”型金属内管，并焊接到进出入管后保温发泡固定。介质导热进出管的保温模组包含导热内管，可以采用串联或并联的管口连接方式。根据导热介质不同选择导热内管串并联方式和进出口位置。
本实用新型所述的平板聚光型太阳能真空管集热器的组装过程为：先把铝合金制成的组合外框与镀锌钢板底板压合成形，复合抛物面反射镜固定在固定底板上，金属内管按照精密设计尺寸***弹性导热结构后再一起***真空管固定好，使真空管固定在两头开孔的固定板上，保温模组固定在铝合金组合外框内侧，整个集热器内部布置固定完成后，加上超白玻璃或带有聚光透镜的玻璃盖板，在生产线上进行组装，密封完成整个工艺生产。
有益效果：本实用新型提供的平板聚光型太阳能集热器，和现有技术相比具有以下优点：结构设计合理，采用平板式，易与建筑相结合，没有安全隐患，容易安装维护，功能上可通过增大光照面积，大大提高热量吸收率并能高温储存热能，工程上大面积使用，可以实现稳定蒸汽供应，适用范围广泛，使热水器进入中温热利用时代。
(1)采用工程集热器简单跟踪，家用集热器免跟踪设计法，真空管排列在透镜焦带处，热水器按照玻璃透镜东西放置并配合当地纬度角安装，相当于一维跟踪效果，配合底部双曲抛物面反光镜，在不加跟踪情况下，当光带偏离时，底部反光镜在一定范围内能够把偏离光带反射回真空管。
(2)采用外插式真空管。金属内管加上数倍聚光使金属内管中的介质可以被加热至200℃以上，整体设计合理、结构简单、成本低廉，使热水器进入中温热利用时代。
(3)导热管道可以根据需要串联或并联自由组合，扩大了民用和工程用集热器的通用性组合的使用范围。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式中平板聚光型太阳能集热器的整体结构示意图。
图2为集热器的外部结构分解示意图。
图3为集热真空管内金属内管单元结构示意图。
图4为金属内管在保温模组内的连接方式示意图。
图5为双曲抛物面反射板示意图。
图6为聚光单元结构示意图。
图中：1集热器组合外框，1-1四周固定板，1-2玻璃盖板，1-3铝合金玻璃压条，1-4固定底板，1-5导热介质进出孔，1-6固定板，2集热器真空管，2-1内镀膜玻璃管，2-2外部玻璃管，2-3弹性导热结构，2-4金属内管，2-5进出管路，3-反射板，4-保温模组。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求限定的范围。
如图1和图2所示，一种平板聚光型太阳能集热器，它包括：集热器组合外框1、集热器真空管2、反射板3，集热器真空管2上方为玻璃盖板1-2，下方为反射板3，通过集热器组合外框安装为一个整体；集热器组合外框1包括固定底板1-4、四周固定板1-1，集热器真空管2两端连接处整体发泡形成固定保温模组4，固定板1-1上开孔1-5，分别为导热介质进口和出口，连为一体的集热器真空管2安装在固定板1-6上。
如图5所示，每根集热器真空管2下方布置一块双曲抛物面聚光板，若干双曲抛物面聚光板构成反射板3，其表面镀制镜面反射膜。若干双曲抛物面聚光板并行排布拼接为一体置于固定底板1-4上，固定底板1-4采用镀锌钢板。玻璃盖板1-2为钢化超白玻璃盖板，上表面为平面，下表面设有菲涅尔聚光透镜，与固定底板1-4上的双曲抛物面聚光板形成互补复合聚光结构。集热器组合外框1与保温模组4组装后，由铝合金玻璃压条1-3形成密封结构。
如图3所示，集热器真空管2内层为内镀膜玻璃管2-1，外层为玻璃管2-2，真空管一头密封，另一头有开口，若干真空管2平行并排，按照双曲抛物面反射板聚焦位置，安装在集热器组合外框开孔固定板1-6两头。介质流过的金属内管2-4套在弹性环形铝合金翅片2-3上，一起***真空管内。如图4所示，3根金属内管2-4并联于进出管路2-5上，介质由开孔1-5流入或流出。
在实际产品中，根据导热介质不同可以选择集热器真空管串并联方式和进出口位置，但都采取连接管保温和两端头整体发泡保温固定，形成整体保温模组4。集热器真空管2根据产品聚光倍数和外形尺寸决定：具体内管与外管直径、外部结构长度和需要使用的根数。
钢化超白玻璃盖板1-2上表面为平面，下表面可以设置菲涅尔聚光透镜，也可以采用平面结构，前者与双曲抛物面聚光板形成互补复合聚光，后者与底部双曲抛物面聚光板形成一次聚光。超白玻璃盖板都要镀膜钢化处理，根据产品免跟踪或简单一维跟踪的需求决定玻璃盖板的结构。
图5所示的双曲抛物面聚光板可以采用压铸成型或压延成型或辊压成型的方式形成一体，双曲抛物面表面抛光和高光粉喷涂烘干处理后镀制高效镜面反射膜以及保护膜。可以根据具体产品不同聚光要求，设计和光学模拟相应的双曲抛物面结构。聚光原理如图6所示，1-2为带有线性菲涅尔聚光透镜的玻璃盖板，在不跟踪前提下，太阳光线在较大的入射范围内，都能汇聚和反射到集热器真空管2上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种平板聚光型太阳能集热器，它包括：集热器组合外框、玻璃盖板、集热真空管、双曲抛物面反射板；其特征在于：集热真空管按照双曲抛物面反射板的聚焦位置通过开孔安装在固定板上，在固定板和集热器组合外框之间由保温材料发泡固定，整体形成两头固定的平板结构外形；集热器真空管一端封闭，另一端开口，用于***U型布置的金属内管；金属内管分为两段，以弯折处为界，一段为流入段，另一段为流出段，流入段端头与导热介质进出管的进口管道连接，流出段端头与导热介质进出管的出口管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种平板聚光型太阳能集热器，其特征在于：集热真空管内布置弹性导热结构，弹性导热结构为一侧开口的管状结构，其横截面整体环形，其上设有卡接口，用于***或卡接U型布置的金属内管，集热真空管穿过固定板上的开孔，金属内管与导热介质进出管连接；通过保温模组将固定板、集热真空管端部、导热介质进出管、集热器组合外框组装为一个整体。
3.根据权利要求1所述的一种平板聚光型太阳能集热器，其特征在于：集热器组合外框包括固定底板、四周固定板，若干双曲抛物面聚光板并行排布拼接为一体置于固定底板上。
4.根据权利要求1所述的一种平板聚光型太阳能集热器，其特征在于：玻璃盖板为镀膜钢化处理的平板透光式玻璃盖板，与固定底板上的双曲抛物面反射镜形成一次聚光结构。
5.根据权利要求1所述的一种平板聚光型太阳能集热器，其特征在于：玻璃盖板为钢化超白玻璃盖板，上表面为平面，下表面设有菲涅尔聚光透镜，与固定底板上的双曲抛物面聚光板形成互补复合聚光结构。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种平板聚光型太阳能集热器，其特征在于：集热真空管根据导热介质不同选择串联或并联的方式与导热介质进出管连接。
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| CN201520268762.XU CN204593907U (zh) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | 一种平板聚光型太阳能集热器 |
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| CN106352562A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-25 | 广东工业大学 | 一种线性菲涅尔太阳能聚光集热器及其制造方法 |
| CN108317756A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-07-24 | 中广热（广州）能源技术有限公司 | 双重真空管型太阳能集热器的反射板运行装置 |
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