[发明专利]全封闭内聚光中温太阳能平板集热器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能集热器技术领域，更具体的说是一种全封闭的板式太阳能集热器，该集热器可以提供一百度以上的热水或者蒸汽的中温集热器领域。

背景技术

目前市场上的太阳能集热器存在以下优缺点：

优点：

1、太阳能平板集热器的规格统一，一致性好。现在国内外基本都是采用2米×1米的标准规格，具有成本低，便于建筑安装设计，同时安装使用可靠，安装在建筑物外观后与建筑物呈一体化，甚至建筑物直接作为幕墙使用。相对而言真空管集热器则规格大小不一，杂乱无章。只能用于高层壁挂同时安装后，因此现在国内外的做法是，国内不再推广，国外严禁使用。

太阳能平板集热器有效采光面积大，集热效率高。吸热板的面积与太阳能的面积与太阳能的集热器面积接近，有效采光面积达到95%。相对之下，太阳能真空管集热器的有效采光面积就小得多。就目前常用的太阳能真空管集热器，其有效采光面积只占集热器面积的50%。其原因是真空管之间的间隙，真空管内部吸热管与外罩玻璃所占面积之和的间隙，以及集热器下部底托，上部保温联箱等都占有了很多有效采光面积。

但是不同的太阳能集热器同时存在以下缺点：

1、               目前市场上的太阳能平板集热器的箱体是由四条框架、底板、盖板、玻璃拼装而成。框架与框架之间，框架与底板之间是用拉钉或铆钉连接固定。箱体存在很多缝隙，不密闭而透气。

平板型集热器器白天在阳光照射下温度达到60℃左右，夜间降至0℃左右，所以白天空气受热膨胀由框架的缝隙处排出，夜间又将相对湿度较大的湿空气吸入箱体内。这种现象太阳能行业的行话称之为“呼吸”现象。箱体内的保温是由岩棉或玻璃棉组成，这二种都是吸湿性很强的材料。所以早晨看到盖板玻璃内壁表面凝聚水汽。由此而导致以下几种影响太阳能平板集热器的集热效果：其一是玻璃盖板的内壁水汽影响了玻璃的透射率。行业标准规定透射率大于0.9，由于水汽的影响透射率大受影响，降至0.6左右。经过1-2小时的光照，水汽逐步排去，但严重影响了太阳能平板集热器的工作效率。另一方面这种“呼吸”现象昼夜循环，时间长了空气中的微小杂质吸入箱体随水汽蒸发而吸附在玻璃上，年长日久形成水渍，这种水渍在箱体内又无法清除，使盖板玻璃的透射率降低，影响集热效率。同时箱体内吸热板表面也会附上进入箱体内空气中的杂质。吸热板表面的吸收膜层的表面镀制是非常精密的，在镀膜时稍有变化就会很大程度上影响吸收率。所以空气中的杂质附上吸收膜层会导致太阳能平板集热吸收率严重下降。同时减少了太阳能平板集热器的使用寿命。其二是箱体内的岩棉和玻璃棉保温材料吸入湿气后本身就降低了保温性能，热损加大。在太阳照射下保温材料里的水汽获得能量被不断蒸发，等水汽蒸发完太阳热平板集热器才正常运行。期间获取的太阳能被水汽带走。其三是由于箱体内湿空气的存在，此时太阳能集热器向环境散发的热损较大。在盖板玻璃凝结水汽的情况下箱体内的空气相对湿度接近100%。以100%的湿空气与干空气的导入系数比较，湿空气入=5990W/ mk，干空气入=259W/ mk，二者相差了23倍。

（2）导致太阳能平板集热器运行温度低的另一原因是：平板集热器有效采光面积大，吸热效果好，但随着与环境温度的温差加大，向外散出的热损也大。导热、对流与热辐射这三种热传导方式都有存在着跟传热体的表面积成正比，和温差成正比。太阳能平板集热器的吸热板吸热时是正面向阳光一面吸热，计算热损时是正面、背面同时向环境传热。

目前普通太阳能平板集热器的吸热过程是太阳光照射金属吸热板表面，再由吸热板传热给与吸热板连成一体的金属管（金属管内是流动的水），二根金属水管的平行距离约10~12公分，两根金属管的中间距离约5cm。温度只能从高传到低，由此中间点到水管的5cm距离有一个温度梯度，中间点为最高温度，太阳能平板集热器所需求的温度是金属管内的水温，但吸热板的平均温度要高出水温许多才能达到平衡。由于提高了吸热板的平均温度，吸热板与环境的温差大，因而热损也大。

上述的二个原因导致太阳能平板集热器运行温度低，目前主要市场在我国南方地区，其主要功能还局限于提供生活用热水。

发明内容

本发明的目的供一种在具有高集热面积但同时减少散热面积的新型平板集热器，同时还通过采用全封闭箱体的结构，彻底避免了平板型太阳能集热器的呼吸现象。