CN204854044U - 一种太阳能平板集热器的过热保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种太阳能平板集热器的过热保护装置，包括置于太阳能平板集热器内的壳体，该壳体的一个壁面与太阳能平板集热器的边框板内壁相固定，并在该壁面上开设有连通外界的外通气孔，所述壳体的另一个壁面设有内通气孔，内通气孔所在的壳体壁面上设有由定型弹簧与温度记忆弹簧的合力所控制的密封板，所述定型弹簧的作用力促使密封板打开内通气孔，所述温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力促使密封板封闭内通气孔，且温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力强于定型弹簧。其低温下气密性好，比普通的带呼吸口的平板集热器密封性好效率高，高温下又具有降温保护作用，既能长期保证平板集热器的热效率，又大大延长平板集热器的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能平板集热器，特别是涉及一种太阳能平板集热器的过热保护装置。
背景技术
在太阳能光热利用中，太阳能集热器是一个核心部件，主要有真空管集热器和平板集热器。由于太阳能平板集热器具有承压性能，使用效果好，越来越受到消费者认可。但太阳能平板集热器在运行过程中，特别是夏天用户使用频率低，使太阳能平板集热器常遇到高温情况，有时集热器内部温度达到200℃，在这温度下吸热板芯上的选择性吸收涂层的性能会衰减得比较快，集热器的密封橡胶件和保温材料易老化，同时铜管和吸热板热胀冷会造成焊接口破坏，这些都严重影响了太阳能平板集热器的性能和寿命。
目前已有多个关于解决集热器空晒高温问题的专利，以下列出几个已有的相关专利：
专利文献“一种平板太阳能防晒装置”(申请号：201420684596.7)，提出一种利用防晒卷帘和转轴装置，利用电机带动防晒卷帘实施对平板遮盖防晒，从而实现集热器防晒降温。
专利文献“抗空晒平板太阳能集热器”(申请号：201210433992.8)，提出一种自动遮光隔热透明密封板，密封板表面复合一层感温相变调光材料或液晶调光膜，高温下感温相变调光材料发生相变变为不透明以实现自动遮光的作用，从而实现集热器防晒降温。
专利文献“一种可对集热器进行高温保护的太阳能热水***”(申请号：201210151475.1)，提出一种换热***，***主要是通过在水箱里安装的换热U形管把水箱里的热量带出，降温后的水箱里的水能降低平板集热器温度，从而实现集热器降温。
然而上述专利文献记载的方案仍存在瑕疵，并未有效地解决太阳能平板集热器空晒引起温度过高的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种太阳能平板集热器的过热保护装置，能够对太阳能平板集热器在空晒时自动实现降温保护，以解决太阳能平板集热器空晒高温引起的性能下降和使用寿命缩短的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
一种太阳能平板集热器的过热保护装置，包括置于太阳能平板集热器内的壳体，该壳体的一个壁面与太阳能平板集热器的边框板内壁相固定，并在该壁面上开设有连通外界的外通气孔，所述壳体的另一个壁面设有内通气孔，内通气孔所在的壳体壁面上设有由定型弹簧与温度记忆弹簧的合力所控制的密封板，所述定型弹簧的作用力促使密封板打开内通气孔，所述温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力促使密封板封闭内通气孔，且温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力强于定型弹簧。
所述温度记忆弹簧和定型弹簧均为压缩弹簧，所述内通气孔所在的壳体壁面设有凹槽，所述温度记忆弹簧的一端置于该凹槽内，另一端抵在所述密封板的一个板面上，所述定型弹簧的一端抵在所述密封板的另一个板面上，另一端支承在所述壳体的一个壁面上。
所述定型弹簧为压缩弹簧，该定型弹簧的一端支承在所述壳体的一个壁面上，另一端抵在所述密封板的一个板面上，所述温度记忆弹簧为拉伸弹簧，该温度记忆弹簧的一端固定在所述密封板的同一板面上，另一端固定在所述壳体的同一壁面上。
所述温度记忆弹簧是由形变温度在40-200℃之间的温度响应材料制成的弹簧。
所述的太阳能平板集热器的过热保护装置分别设置在太阳能平板集热器的上边框板和下边框板上。
本实用新型的优点是：结构简单、合理，安装方式灵活，利用开设在壳体两个壁面上的内通气孔、外通气孔，以及可活动的密封板，在太阳能平板集热器处于正常工作温度时，由两个弹簧的合力促使密封板置于封闭内通气孔的位置，使太阳能平板集热器里面的空气不能通过内通气孔，因而很好地保证平板集热器的密封性，使集热器性能不会因密封不严而集热效率下降；而在在太阳能平板集热器的温度过高时，温度记忆弹簧***产生弹力，而且弹力比定型弹簧要大，两个弹簧的合力促使密封板置于打开内通气孔的位置，从而使内、外通气孔连通，太阳能集热器里面的热空气因浮力上升排到集热器外界，而热空气排走时，外界冷空气可以顺利进入平板集热器内，使集热器冷却降温。其低温下气密性好，比普通的带呼吸口的平板集热器密封性好效率高，高温下又具有降温保护作用，既能长期保证平板集热器的热效率，又大大延长平板集热器的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型安装在平板集热里的示意图；
图2是本实用新型常温时的结构示意图；
图3是图2的截面A-A的结构示意图；
图4是图2的截面B-B的结构示意图；
图5是本实用新型高温时的结构示意图；
图6是图5的截面C-C的结构示意图；
图7是本实用新型中两弹簧位于密封板同侧的结构示意图；
附图标记说明：1、壳体；2、定型弹簧；3、温度记忆弹簧；4、密封板；5、外通气孔；6、内通气孔。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例
如图1至图7所示，一种太阳能平板集热器的过热保护装置，包括置于太阳能平板集热器内的壳体1，该壳体1的一个壁面与太阳能平板集热器的边框板内壁相固定，并在该壁面上开设有连通外界的外通气孔5，所述壳体1的另一个壁面设有内通气孔6，内通气孔6所在的壳体1壁面上设有由定型弹簧2与温度记忆弹簧3的合力所控制的密封板4，所述定型弹簧2的作用力促使密封板4打开内通气孔6，所述温度记忆弹簧3达到形变温度时的作用力促使密封板4封闭内通气孔6，且温度记忆弹簧3达到形变温度时的作用力强于定型弹簧2。
即上述过热保护装置主要由壳体1、定型弹簧2、温度记忆弹簧3、密封板4等组成，壳体1的一个壁面上设有外通气孔5，另一个壁面上设有和内通气孔6。其中，温度记忆弹簧3是用一种记忆合金制作而成、设计形变温度为40-200℃之间(优选为70℃)的弹簧；而定型弹簧2是指劲度系数不随温度发生改变的弹簧，本实用新型中，选用的定型弹簧2的弹力介于温度记忆弹簧3在高温状态下形变、***时的弹力和低温下处于软态的弹力。
具体应用时，所述温度记忆弹簧3和定型弹簧2可以在密封板4两侧，如附图1-6，也可以在密封板4同侧，如附图7。
两弹簧安装在密封板4的两相对侧时，温度记忆弹簧3和定型弹簧2均为压缩弹簧，内通气孔6所在的壳体1壁面设有凹槽，温度记忆弹簧3的一端置于该凹槽内，另一端抵在所述密封板4的一个板面上，定型弹簧2的一端抵在所述密封板4的另一个板面上，另一端支承在壳体1的一个壁面上。
两弹簧安装在密封板4的两相对侧时，内通气孔6所在的壳体1壁面设有凹槽，定型弹簧2为拉伸弹簧，该定型弹簧2的一端置于凹槽内，另一端固定在密封板4的一个板面上，温度记忆弹簧3为压缩弹簧，该温度记忆弹簧3的一端置于同一凹槽内，另一端抵在密封板4的同一壁面上。
内通气孔6、外通气孔5以及密封板4的形状可以是圆形、方形、三角形、椭圆形和不规则环形等，而温度记忆弹簧3、定型弹簧2可以设置一组或多组，在此不作限制。
为了更好的换热，在太阳能平板集热器的上边框板和下边框板的内壁分别设置一个本实用新型的过热保护装置，即以附图1方式安装于平板集热器的上下铝型材制造而成的边框板的内侧并固定，同时在上下铝型材打一些孔，与该过热保护装置的外通气孔5相通，使外通气孔5与外界相通。如附图2-6，当太阳能平板集热器正常运行时，温度记忆弹簧3的温度在形变温度以下，处于软态，不会产生推力，密封板4被定型弹簧2压住，把内通气孔6堵住，平板集热器里面的空气不能通过内通气孔6，因而很好地保证平板集热器的密封性，使集热器性能不会因密封不严而集热效率下降；当太阳能平板集热器处于空晒，里面空气温度很高，超过70℃达到温度记忆弹簧3的形变温度，该温度记忆弹簧3***态且伸长，产生推力，而且推力比定型弹簧2的力要大，将推动密封板4，打开内通气孔6，使内通气孔6和外通气孔5连通，集热器里面的热空气因浮力上升排到集热器外界，而热空气排走时，集热器里面产生一个微小的负压，外界冷空气可能从集热器下方的过热保护装置顺利地进入平板集热器，如此地实现外部空气从下方的过热保护装置进入集热器再从上方的过热保护装置出来，外界的冷空气进出集热器时带走里面的热量，从而很好地使集热器冷却降温。
以图7所示的方式将定型弹簧2及温度记忆弹簧3设置在密封板4同侧时，其工作原理是一样的，同样是在太阳能平板集热器处于正常温度时，由定型弹簧2推动密封板4盖住内通气孔6，在太阳能平板集热器温度过高时，温度记忆弹簧3***，产生弹力使密封板4被推开，打开内通气孔6，进而散热降温。
我们做了以下的对比试验。两套工艺材料基本一样的平板集热器。第一套加装了本实用新型的过热保护装置，没装呼吸口，第二套不加本实用新型的过热保护装置，带四个呼吸口。涂层太阳能吸收比(AM1.5)为：0.95,法向发射比为：0.04。刚制出的新产品测第一套瞬时效率为78.3％，热损为4.2W/m2·k；第二套瞬时效率为73.2％，热损为5W/m2·k。可见，第一套***的效率高于第二套，热损失也降低，这是因为，第一套***在测试的温度范围内，是基本密闭的，不存在空气对流，而第二套采用呼吸口的方式，对流显著，因此热损失严重，热效降低。经过空晒一年后，再测试效率。第一套瞬时效率为78.0％，热损为4.3W/m2·k；第二套瞬时效率为65.3％，热损为5.5W/m2·k。这是因为，经过一年的使用，第二套***空气对流导致板芯腐蚀严重，因此热效下降。经过对比测试，装了本实用新型的过热保护装置的效率和热损失都比不装的要好，主要原因是第二套带呼吸口气密性比第一套的差，使热损失增大。并且，经过一年空晒后，第一套涂层太阳能吸收比(AM1.5)为：0.94,法向发射比为：0.05，第二套涂层太阳能吸收比(AM1.5)为：0.90,法向发射比为：0.09。可见，第一套瞬时效率基本不变，第二套瞬时效率下降8％，第一套热损保持不变，第二套热损增加了0.5W/m2·k。经检查，发现第二套涂层性能下降较多，部分铜排管和吸热铝片间焊点脱落，而且铜排管变形，板芯与玻璃密封板4距离增大。综上，第一套***明显要优于第二套，本实用新型的太阳能平板集热器过热保护装置在低温下气密性好，比普通的带呼吸口的平板集热器密封性好效率高，高温下又具有降温保护作用，既能长期保证平板集热器的热效率，又大大延长平板集热器的使用寿命。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (5)
1.一种太阳能平板集热器的过热保护装置，其特征在于：包括置于太阳能平板集热器内的壳体，该壳体的一个壁面与太阳能平板集热器的边框板内壁相固定，并在该壁面上开设有连通外界的外通气孔，所述壳体的另一个壁面设有内通气孔，内通气孔所在的壳体壁面上设有由定型弹簧与温度记忆弹簧的合力所控制的密封板，所述定型弹簧的作用力促使密封板打开内通气孔，所述温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力促使密封板封闭内通气孔，且温度记忆弹簧达到形变温度时的作用力强于定型弹簧。
2.根据权利要求1所述的太阳能平板集热器的过热保护装置，其特征在于：所述温度记忆弹簧和定型弹簧均为压缩弹簧，所述内通气孔所在的壳体壁面设有凹槽，所述温度记忆弹簧的一端置于该凹槽内，另一端抵在所述密封板的一个板面上，所述定型弹簧的一端抵在所述密封板的另一个板面上，另一端支承在所述壳体的一个壁面上。
3.根据权利要求1所述的太阳能平板集热器的过热保护装置，其特征在于：所述内通气孔所在的壳体壁面设有凹槽，所述定型弹簧为拉伸弹簧，该定型弹簧的一端置于凹槽内，另一端固定在所述密封板的一个板面上，所述温度记忆弹簧为压缩弹簧，该温度记忆弹簧的一端置于同一凹槽内，另一端抵在所述密封板的同一壁面上。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的太阳能平板集热器的过热保护装置，其特征在于：所述温度记忆弹簧是由形变温度在40-200℃之间的温度响应材料制成的弹簧。
5.根据权利要求4所述的太阳能平板集热器的过热保护装置，其特征在于：该过热保护装置分别设置在太阳能平板集热器的上边框板和下边框板上。
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