[发明专利]一种新型平板式太阳能集热器

说明书

本发明公开了一种新型的抗冻平板式太阳能集热器，由空气通道(或水流通道)(A)、套管式冷凝器(B)、回液管(C)、集热板蒸发器(D)以及相变工质集液管(E)组成。整个集热及放热过程如下：在集热板蒸发器(D)(由微通道板或翅片板组成)表面涂覆吸热涂层，通过其收集太阳能加热微通道(或翅片板)内相变工质，相变工质气化后进入套管式冷凝器(B)与空气通道(或者水流通道)(A)中来流热交换，实现太阳能转换。该种结构的平板式太阳能集热器可以提高太阳能吸热效率，强化传热过程以及减少流道(A)中的流阻，并通过采用相变工质，以及采用空气进行热输送，从而实现抗冻效果，进而可推广到高寒区域，实用区域更为广泛。

技术领域

本发明涉及一种新型平板式太阳能集热器，属于太阳能利用技术领域。

背景技术

太阳能集热器是一种将太能辐射能转换为热能的设备，集热器是各种利用太阳能装置的核心部分。平板式太阳能集热器是太阳能热利用系统中应用非常广泛的一种集热器，其具有结构简单、运行可靠、承压耐用等优点，是太阳能建筑一体化建设的最佳选择之一。传统的平板太阳能集热器虽然吸热片与太阳能照射的吸热面积大，但是用于换热的吸热板与换热介质直接换热效率较低，热损失比较高(很多热量传递到周围环境中)，且传统的太阳能热水器很难在寒冷地区使用。针对以上的缺点，本发明采用一种新型结构，将传统的平板式集热器的直接换热过程，分成了太阳能热收集换热过程和热输送换热过程，且可以通过采用相变工质，以及采用空气进行热输送，从而实现防冻效果，解决了寒冷区域不能使用太阳能的问题，可将太阳能集热器推广到寒冷地区。

发明内容

本发明新型的平板式太阳能集热器，解决了传统太阳能集热器吸热板与换热介质的换热效率较低，热损失比较高的问题，同时采用本发明的平板式太阳能集热器可将太阳能热水器推广到寒冷地区。本发明的新型结构可以实现吸热过程与热输送过程的分离，避免了传统平板式集热器在强化换热过程中会伴随热损失提高的问题；本发明的新型结构可以提高对太阳能的吸收效率，强化传热及减小热输送过程中的流阻。

本发明通过以下技术方案实现：

一种新型平板式太阳能集热器，它由空气通道(或者水流通道)、套管式冷凝器、回液管、集热板蒸发器以及相变工质集液管组成，其特征在于：将通常的太阳能集热器直接换热分为两个传热过程，即通过集热板收集太阳辐射热能与相变工质进行换热的热收集过程，以及相变后的工质在套管式冷凝器中与空气通道(或水流通道)中的流体换热冷凝的热输送过程，然后经回液管流回相变工质集液管形成一个换热循环。即通过所述集热板蒸发器D中的相变工质，吸收太阳能气化，完成吸热过程，气化后的相变工作进入所述套管式冷凝器B，然后与所述空气通道或水流通道A中的流体换热冷凝，完成热输出过程，然后经所述回液管C流回所述相变工质集液管E形成一个换热循环。

相变工质可采用液氨、氟利昂等相变材料，先通过微通道板(或翅片板)吸收太阳能将相变工质气化完成集热过程，进入套管式冷凝器，与来流水或者空气换热冷凝完成热输送过程，然后经过回液管流回相变工质集液器，完成循环过程。

套管式冷凝器B结构可采用圆筒形结构或者半圆筒结构等。空气通道(或水流通道)A结构可采用内翅片外螺纹结构(空气)或内波外螺纹结构(水)，扭曲扁管(可适用于水或空气)等。回液管C结构可采用光滑圆管，其与套管式冷凝器B的接口位于套管式冷凝器B的最低点，另一端与相变工质集液管相连。集热板蒸发器可采用微通道板或翅片板，材质可用铝、铜、不锈钢等等。集热板蒸发器表面涂覆吸热介质，提高吸热效率。

针对太阳能吸收环节，集热板采用微通道铝板或者内翅片板，强化吸热过程。微通道板或翅片板中的液态相变工质液位低于回液管最高点。

针对热输送环节，若作为水流通道则采用内波外螺纹结构，若作为空气通道可采用内翅片外螺纹结构，强化换热过程。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明的优点在于：