[发明专利]一种太阳能平板集热器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，尤其是涉及一种新型太阳能平板集热器。

背景技术

开发新能源和可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在新能源的开发和利用中，太阳能的光热利用已经成功的实现了产业化，解决了部分民用和工业用热问题，产生了巨大的经济效益和社会效益。

平板集热器具有抗冻承压的优点，目前在高层建筑中的使用率越来越高，展现出了良好的发展前景。这种集热器一般由边框、盖板、吸热板芯、保温材料和背板构成。其中吸热板芯是实现光热转化的关键部件，对集热器的性能有决定性的影响。吸热板芯是将带有选择性吸收涂层的翅片焊接在铜管上得到的。高效率长寿面是众多平板集热器厂家一直追求的目标。目前制约平板集热器发展的问题主要在于如何进一步降低集热器的热损失，提高集热器的光热转化效率和如何避免水汽对板芯的腐蚀。

平板集热器在长期的使用中，外界的水汽很容易进入集热器内部，在内部形成液滴凝结在盖板上。这一方面会影响盖板的透光率，还会影响集热器的美观性，最重要的一点是，水汽的存在会导致板芯的腐蚀。这种腐蚀主要有两方面，一是翅片和铜管焊接处会形成电化学腐蚀，另外，选择性吸收涂层也会由于水汽的存在腐蚀脱落或变色。总之，水汽的存在对集热器的性能、使用寿命和外观都会产生严重的影响。目前，有的平板集热器厂家已经意识到这个问题，并采用在集热器对角线加呼吸口形成对流的方式解决水汽的凝结，如授权公告号为CN202792642U的专利文件公开的一种隐藏式自动排气平板集热器，边框密封胶条西周设有对称的四个透气缺口，使得集热器内腔透过扣条与外界形成隐蔽的透气缝隙。这种集热器虽然可以避免水汽凝结，但腐蚀依然存在。有人提出了在水箱中加隐形气囊的结构，但是这种集热器必须要和水箱联用，不适合集中集热的集热工程。

在集热器的实际使用时，难免会遇到空晒情况。平板集热器在长期空晒的情况下，集热器内部的温度会非常高，一般情况下可以达到150℃，这种工况对密封胶条和聚氨酯保温材料都会产生老化，影响使用寿命。如何避免空晒过热对集热器内部材料的损害也是平板集热器厂家急需解决的问题。申请公布号为CN102914058A的专利文件公开了一种抗空晒平板太阳能集热器，包括自动遮光和隔热透明盖板、太阳能吸热板芯、保温背板、组件边框，在自动遮光隔热透明盖板的表面复合一层感温相变调光材料或液晶调光膜。这种集热器虽然实现了自动遮光防空晒的功能，但所使用的遮光物质局限在感温相变调光材料，使得集热器具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效解决集热器热损失、水汽对吸热板芯腐蚀、空晒过热损害集热器内部材料的新型太阳能平板集热器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型太阳能平板集热器，包括盖板、外边框、内边框、背板、保温材料、透气隔板和吸热板芯，还包括由弹性金属或高分子材料制成的二次储热室；所述二次储热室连接在透气隔板上，用于储热、隔绝外界空气及平衡集热器内部压力；所述内边框、透气隔板、盖板与二次储热室之间形成密闭性空间，吸热板芯安装在所述密闭性空间内，所述吸热板芯上设有吸热水路；所述背板上设有用于平衡集热器内部气压的透气孔；在集热器的内部还设有自动降温装置；所述自动降温装置包括定温变形材料、保温材料和转动轴；所述定温变形材料随温度变化而自动伸缩，驱动保温材料相对转动轴转动；所述盖板是具有电致变色、热致变色或气致变色功能的盖板。

热量的损失方式有三种：辐射、对流和扩散。集热器的辐射热损失和本身的温度有直接的关系，温度越高，辐射热损失越大。本发明的二次储热室结构，在阳光充分的时候，部分热量可以进入二次储热室，而当光照不足的时候，二次储热室的热量又会传递给吸热板芯中的水，这样就可以有效避免热辐射损失。同时，二次储热室、盖板及边框组成了密闭体系，还可以有效防止热量的对流及扩散损失。

为了延长二次储热室的使用寿命，二次储热室可以做成单层、双层或多层结构，同时在边框、二次储热室、盖板组成的密闭性空间内部可以放置无水硫酸铜或分子筛，延长集热器使用寿命。

传统的平板集热器，为了减少内部空气对流的热损失，一般将板芯和盖板之间的距离优化为2-3cm，但这无疑增加了集热器的厚度。为了将集热器厚度变薄，使集热器更轻薄，可在吸热板芯和盖板之间填充有透明的气凝胶。由于气凝胶的隔热效果好，因此用厚度小于1cm的气凝胶就可以起到良好的绝热效果。为了进一步提高保温效果，盖板可以是双层中空玻璃，也可以是填充有气凝胶的双层中空玻璃。