本實(shí)用新型涉及太陽能中高溫集熱器產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種耐溫性、可靠性、效率、壽命等更加優(yōu)秀的低倍聚光、真空保溫、免追日平板聚光可儲(chǔ)熱太陽能集熱器。
背景技術(shù):
太陽能集熱器作為太陽能利用的一個(gè)重要領(lǐng)域,相對(duì)于其它的太陽能利用技術(shù)而言,其不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于維護(hù),而且使用可靠性高,一次安裝后,無需消耗任何外在動(dòng)力,可以為人們的生活、生產(chǎn)活動(dòng)提供大量熱水,極大方便、提高人們的生活質(zhì)量。傳統(tǒng)的硼硅玻璃真空管集熱器,只能吸收內(nèi)管截面的單倍太陽光,集熱效率和集熱溫度較低。傳統(tǒng)的平板集熱器,因?yàn)椴晒饷娴募療岚迮c空氣直接接觸,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),熱能又大量地傳遞給空氣層、玻璃蓋板和環(huán)境空氣中了,集熱效率和溫度也更低,幾乎不可應(yīng)用于北方寒冷地區(qū)。另外,采用跟蹤系統(tǒng)的槽式、碟式、線性菲涅爾聚光系統(tǒng)雖然能達(dá)到較高的集熱溫度和效率,但是需要用到減速系統(tǒng),跟蹤控制系統(tǒng)等,技術(shù)復(fù)雜,成本高,可靠性和維護(hù)性都有局限,特別不適合小型家用的集熱采曖系統(tǒng)。
目前,國(guó)內(nèi)外也有眾多公司嘗試研發(fā)和制造CPC(復(fù)合拋物面)集熱器,集熱器的CPC為了便于滾壓成形,一般溝較淺,聚光率較低,而且反射板為開放式 直接與外界環(huán)境接觸,容易被水和灰塵污染,導(dǎo)致反射率下降,另外,一般的CPC成形精度較低,鏡面鋁反射板本身由于較薄,較易變形,在組裝,包裝運(yùn)輸和使用過程中,反射形面很容易被破壞,導(dǎo)致聚光性能大為下降。
針對(duì)上述問題,本實(shí)用新型人曾提出過一種免跟蹤低倍聚光太陽能集熱器,見中國(guó)專利號(hào)為:201320865091.6的實(shí)用新型專利說明書,其公開了以下技術(shù)方案:該技術(shù)方案采用高反射鏡面鋁通過過盈曲面披覆沖壓成形的CPC復(fù)合拋物面反射板組,背面通過聚氨酯發(fā)泡材料或聚苯乙烯發(fā)泡材料定形,并穩(wěn)定安裝于所述安裝空間中的CPC復(fù)合拋物面反射板;多個(gè)內(nèi)部夾層為真空狀態(tài)的真空集熱管,每個(gè)真空集熱管中安裝有一導(dǎo)熱管,相鄰兩個(gè)真空集熱管中的導(dǎo)熱管相互連通;一超白高透平板強(qiáng)化玻璃蓋板,其覆蓋于所述框架中安裝空間的上端,令安裝空間形成封閉空間。
上述技術(shù)方案在使用中仍存在以下不足:
1、上述技術(shù)方案中采用高反射鏡面鋁板,由于鏡面鋁板很薄且其自身具有彈性的原因,其本身無法維持在所設(shè)計(jì)的光學(xué)反射曲面狀態(tài),還需防止其產(chǎn)生回彈變形。
2、上述技術(shù)方案中采用聚氨酯或聚苯乙烯泡沫材料作為支撐反射鏡面的材料,由于集熱器在工作時(shí),或者真空集熱管中的工質(zhì)因故停止循環(huán)流動(dòng)時(shí),集熱板內(nèi)部溫度會(huì)升高超過100度,這樣會(huì)導(dǎo)致聚苯乙烯泡沫材料等塑膠材料軟化變形,進(jìn)而導(dǎo)致鏡面鋁反射曲面變形,以致嚴(yán)重?fù)p壞集熱器聚光性能和集熱效率,甚至產(chǎn)品失效。
3、上述技術(shù)方案中采用普通真空集熱管,因空曬或停止導(dǎo)熱循環(huán)時(shí),真空管里集聚的熱量和溫度線性升高,容易引起導(dǎo)熱管變形或真空管炸管等故障。并 且在聚光以及較高集熱溫度等情況下也易導(dǎo)致吸熱膜層加快老化脫落,進(jìn)而也嚴(yán)重影響集熱性能和產(chǎn)品使用壽命。
4、上述技術(shù)方案也不能儲(chǔ)存熱量,產(chǎn)品使用范圍和便利性存在局限。
為克服上述技術(shù)方案中存在的不足,本發(fā)明人經(jīng)過不斷試驗(yàn)、檢測(cè)和改進(jìn),實(shí)用新型出以下新方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題就在于克服目前產(chǎn)品所存在的不足,提供了一種免追日平板聚光可儲(chǔ)熱太陽能集熱器。
為了解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:該免追日平板聚光可儲(chǔ)熱太陽能集熱器包括:具有復(fù)合拋物面的反射板、位于反射板反射焦斑的中溫真空集熱管、位于中溫真空集熱管內(nèi)的集成導(dǎo)熱儲(chǔ)熱構(gòu)造、用于固定反射板曲央的支撐承托、以及置于反射板迎光面上方的玻璃蓋板,所述的承托采用粗紙漿材料制作成型,該支撐承托具有與反射板曲面對(duì)應(yīng)的承托曲面;所述的反射板采用鏡面鋁板模壓成型,并通過耐溫膠結(jié)材料粘接固定在支撐承托的承托曲面上;所述的支撐承托和中溫真空集熱管通過兩側(cè)的雙面鋁箔酚醛保溫板與背板框架固定,并形成平板聚光真空太陽能集熱器。
進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,兩塊反射板對(duì)稱設(shè)置的形成一組反射板組,即該反射板組具有一橫截面大致呈“W”的漸開線和拋物線組合光學(xué)曲面,且與支撐承托曲面相吻合;所述的中溫真空集熱管位于反射板組的中軸線上適當(dāng)位置,其兩端固定在雙面鋁箔酚醛保溫板及背板框架上。
進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的支撐承托上成型有加強(qiáng)筋溝槽。
進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,上述加強(qiáng)筋槽包括:上筋槽和下筋槽,其中 上筋槽自承托的上邊緣延伸至承托底面,并且上筋槽貫穿承托底面;所述的下筋槽自承托曲面的中部位置向承托底面邊緣延伸,并貫穿承托底面;所述上筋槽和下筋槽向承托背面形成隆起的凸肋。
進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述中溫真空集熱管內(nèi)的集成導(dǎo)熱儲(chǔ)熱構(gòu)造采用雙層結(jié)構(gòu),其包括內(nèi)管及外管,該內(nèi)管與外管之間的夾層為真空狀態(tài);于中溫真空集熱管內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)熱管,導(dǎo)熱管外周集成有圓形導(dǎo)熱鋁翅管,圓形導(dǎo)熱鋁翅管中填充有適當(dāng)質(zhì)量和熔點(diǎn)(熔點(diǎn)選技范圍在100-145攝氏度之間)的二元或多元儲(chǔ)熱熔鹽,且相鄰中溫真空集熱管內(nèi)的導(dǎo)熱管依次連通。
進(jìn)一步而言,上述技術(shù)方案中,所述的承托兩側(cè)面為可用于相互貼合的平面。
本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后,其相對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本實(shí)用新型的支撐承托采用粗紙漿材料制作成型,反射板采用鏡面鋁板模壓成型,并通過耐溫膠結(jié)材料粘接固定在支撐承托的承托曲面上,并且支撐承托上設(shè)置有保持自身形狀穩(wěn)固的加強(qiáng)筋溝槽,從而可以確保反射板不會(huì)發(fā)生回彈變形,保持反射曲面的與聚光性能的穩(wěn)定。
2、本實(shí)用新型采用粗紙漿材料的承托,可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品的重量,令產(chǎn)品向輕型化發(fā)展,同時(shí),粗紙漿材料對(duì)水汽有一定的吸附作用,其耐高溫效果也好于塑膠材料,從而提高產(chǎn)品的耐溫性和壽命,不會(huì)出現(xiàn)因高溫而變形的情況,并且因紙托的吸附效應(yīng),水汽及有機(jī)析出物也不會(huì)在蓋板玻璃上形成霧狀層影響陽光透過率,而且紙質(zhì)材料是可再生資源,環(huán)??苫厥?。
3、本實(shí)用新型通過耐溫膠結(jié)材料將反射板粘接在具有與之對(duì)應(yīng)的承托曲面上,例如采用耐溫性較好的雙組份聚氨酯,環(huán)氧樹脂等,將其涂覆在承托曲面上,通過模具將反射板壓合在支撐承托上,直至其成形固化粘結(jié)在支撐承托上,形成 一個(gè)整體,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,同時(shí)可以確保反射板在使用中不會(huì)產(chǎn)生變形。
4、本實(shí)用新型采用中溫真空集熱管且利用儲(chǔ)熱緩沖溫升過高的構(gòu)造,在聚光時(shí)的工況下工作性能更穩(wěn)定、效率更高、壽命更長(zhǎng)。
5、本實(shí)用新型在中溫真空管集熱管內(nèi)設(shè)置有儲(chǔ)熱熔鹽構(gòu)造,利用熔鹽相變潛熱和顯熱的吸熱與放熱作用,達(dá)到高效儲(chǔ)熱目的,且不占用格外的空間,可減少外部的儲(chǔ)熱罐體容器體積。
6、本實(shí)用新型在中溫真空管集熱管內(nèi)設(shè)置儲(chǔ)熱熔鹽構(gòu)造,還有更重要的效用:當(dāng)集熱器因空曬或?qū)峁べ|(zhì)因故停止循環(huán)時(shí),持續(xù)增加的熱量使熔鹽溫度到達(dá)熔點(diǎn)時(shí),熔鹽由固態(tài)熔化為液態(tài),這時(shí)真空管內(nèi)溫度不會(huì)明顯升高,大量熱能儲(chǔ)存為熔鹽的熔化相變潛熱,也起到緩沖真空集熱管內(nèi)溫度過快上升作用,從而即保護(hù)集熱管及內(nèi)部構(gòu)件,并且還可通過熔鹽相變儲(chǔ)存熱量在真空管內(nèi)的雙重效用。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)橫截面示意圖;
圖2為本實(shí)用新型的承托組件的立體圖;
圖3為本實(shí)用新型的工作原理圖;
圖4為本實(shí)用新型的中溫真空集熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
見圖1、2所示,本實(shí)用新型為一種免追日平板聚光可儲(chǔ)熱太陽能集熱器,其包括:具有復(fù)合拋物面的反射板1、位于反射板1反射焦斑的中溫真空集熱管2、用于固定反射板1的支撐承托3、以及置于反射板1迎光面的玻璃蓋板4。所 述的承托3采用粗紙漿材料制作成型,該支撐承托3具有與反射板1曲面對(duì)應(yīng)的承托曲面31;所述的反射板1采用鏡面鋁板模壓成型,并通過耐溫膠結(jié)材料粘接固定在支撐承托3的承托曲面31上;所述的支撐承托3和中溫真空集熱管2通過兩端的雙面鋁箔酚醛保溫板6和背板框架5固定,并形成太陽能集熱器。
上述的耐溫膠結(jié)材料采用耐溫快干單組份或雙組份膠粘劑,如耐溫性較好的聚氨酯,環(huán)氧樹脂等。將其涂覆在承托曲面31上,通過模具將反射板1壓合在支撐承托3上,直至其成形固化粘結(jié)在支撐承托3上,形成一個(gè)整體,然后撤下模具即可。整個(gè)加工工藝簡(jiǎn)單,同時(shí)可以確保反射板1的反射曲面不會(huì)在產(chǎn)品使用過程中產(chǎn)生影響性能的變形。
本實(shí)用新型中,包括若干組反射板組10,每組反射板組10由兩塊反射板1對(duì)稱設(shè)置構(gòu)成。該反射板組10橫截面大致呈“W”的漸開線和拋物線組合造型,同與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)支撐承托3的承托曲面30相吻合;所述的中溫真空集熱管2位于反射板組10的中軸線,其兩端固定在背板框架5上。
見圖4所示,所述的中溫真空集熱管2采用雙層結(jié)構(gòu),其包括內(nèi)管及外管,該內(nèi)管與外管之間的夾層為真空狀態(tài);于中溫真空集熱管2內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)熱管20,且相鄰中溫真空集熱管2內(nèi)的導(dǎo)熱管20依次連通。U形導(dǎo)熱管20外周集成有圓形導(dǎo)熱鋁翅管21,圓形導(dǎo)熱鋁翅管21中填充有適量的儲(chǔ)熱熔鹽22,儲(chǔ)熱熔鹽22為二元或多元復(fù)合熔鹽,且熔點(diǎn)選擇范圍在100——145攝氏度之間。通過熔鹽的相變潛熱及溫升顯熱儲(chǔ)存熱能,達(dá)到緩沖中溫真空集熱管內(nèi)溫升速度等多重目的和效用。
見圖2所示,為了提高支撐承托3的強(qiáng)度,所述的支撐承托3上成型有加強(qiáng)筋溝槽32。該加強(qiáng)筋溝槽32可均勻成型在支撐承托3上。支撐承托3采用粗紙 漿材料模壓成型制作。所述的加強(qiáng)筋槽32包括:上筋槽321和下筋槽322,其中上筋槽321自承托3的上邊緣延伸至承托底面33,并且上筋槽321貫穿承托底面33;所述的下筋槽322自承托曲面31的中部位置向承托底面33邊緣延伸,并貫穿承托底面33;所述上筋槽321和下筋槽322向承托3背面形成隆起的凸肋320。
另外,所述的支撐承托3采用紙漿熱壓模塑成型的方式一次成型。所述的支撐承托3兩側(cè)面34為可用于相互貼合的平面。整個(gè)承托3可以根據(jù)需要進(jìn)行組合,從而根據(jù)需要調(diào)整整個(gè)承托3的寬度,從而制作成不同規(guī)格尺寸的集熱器產(chǎn)品。
另外,現(xiàn)有的集熱器產(chǎn)品中,采用金屬材料制作承托,為了防止反射板變形,需要在反射板背面多個(gè)位置進(jìn)行固定,其采用的仍是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的固定方式,其仍然無法完全克服反射板回彈變形的問題,雖然在固定點(diǎn)附近的反射板區(qū)域不會(huì)變形,但是如果固定點(diǎn)之間的間距太大,則該區(qū)域仍可能會(huì)發(fā)生回彈變形,導(dǎo)致反射板的反射面出去局部扭曲,反射焦點(diǎn)無法集中。而本實(shí)用新型采用的面-面貼合固定,大面積的固定面確保了反射板無法出現(xiàn)回彈變形。
本實(shí)用新型的支撐承托3采用粗紙漿材料制作成型,反射板1采用鏡面鋁板模壓成型,并通過耐溫膠結(jié)材料粘接固定在支撐承托3的承托曲面上,并且支撐承托3上設(shè)置有保持自身形狀穩(wěn)固的加強(qiáng)筋溝槽32,從而可以確保反射板在工作過程中不會(huì)發(fā)生回彈變形,確保反射曲面形狀與聚光性能的穩(wěn)定。
當(dāng)然,為了提高紙質(zhì)支撐承托3的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,本實(shí)用新型采用特殊的結(jié)構(gòu),其采用了加強(qiáng)筋槽32的結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)支撐承托3的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,并通過加強(qiáng)筋槽32上形成的貫穿承托底面33的通孔,可以保持氣流流通,防止水汽的聚集。上筋 槽321和下筋槽322沿承托曲面31向下凹設(shè)形成,并且所述上筋槽321和下筋槽322向支撐承托3背面形成隆起的凸肋320。這種結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)承托3的支撐力,并且確保整個(gè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,同時(shí)也確保了承托曲面31仍有較大區(qū)域與反射板1進(jìn)行貼合,令反射板1具有足夠的粘接力。
見圖3所示,本實(shí)用新型采用的“漸開線和拋物線的組合CPC”反射曲面,可將較大范圍入射角度的陽光聚集,使聚光進(jìn)入中溫真空管內(nèi),更好更快提高能量密度和集熱效率以及熱能品位。
當(dāng)然,以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已,并非來限制本實(shí)用新型實(shí)施范圍,凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所述構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾,均應(yīng)包括于本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。