[实用新型]一种聚光-热管式太阳能集热器

说明书

本实用新型是属于太阳能热利用装置。

现有技术的同类产品中，集排管式平板型太阳能集热器耗用金属管材多、直径大，运行中管内盛满液体，因而造价高、自重大、易腐蚀、性能差、常需用架子承重，安装在建筑物顶面或地面上，占地面积大、连接管道长等缺点。特别是在热性能上集热管板多为平卧式，这样对于太阳光的吸收只有一次，另一部分反射后很难捕捉，同时箱内空间大，对流热损大，因而集热效率差。为了提高集热效率，人们千方百计研制使用新型选择性吸热涂层，势必使成本提高。为了减小对流热损失，采用了圆玻璃真空管，其阳光透过率受影响，而且造价进一步加大。例如，William J.Westermam在《美国专利№4257402》（1981年3月24日）公开了一种“热管真空太阳能接收器”，当阳光辐射至玻璃圆管时，光的反射量较大，即使是透过圆管的光到达热管的两个镰形集热板金属吸热面时，大部分被吸收而另一部分被反射散失，而且该发明没有利用聚光技术，这是一个缺陷。金井兼造等在日本《特开昭57－139251》（1982年8月28日）公开了一种“简易组合式太阳能集热器”，采用了聚光凹槽，但凹槽为抛物镜面，在无跟踪太阳设备的情况下，非正午时聚光偏移焦点处的采光筒，影响集热效率，同时采光筒没有利用热管技术，内部构造工艺较为复杂，因而使用推广受到限制。

本实用新型的目的在于通过改进集热器中集热槽的结构形式和优化确定集热槽与其下面聚光凹槽的配置方式，达到增大集热面积、增多反光－吸热次数，使透过透明盖板的太阳辐射能最大限度的高效利用，以推出一种成本低、性能高、安装方便、易于推广的太阳能集热器。

本实用新型的集热槽是有热管和热管顶面的竖直集热板、热管底面的开口向上对称装置的槽形（或竖直）集热板三个部件所组成，其连接方式可以是焊接也可以用其它方式。其中槽形集热板做成圆弧形（或抛物线形、V形、对称多边形、或两种及两种以上的复合形）。

下面，利用附图说明该设备的结构特征和集热原理。

集热器结构的改进设计如附图1、2、3所示，热管采用较小直径的薄壁铜管1，焊接在槽形集热板2的槽底中心处。槽形集热板为圆弧形（或抛物线形、多边形、v形等），沿槽对称方向，在热管顶部焊一垂直集热板3，为保证集热槽的整体结构和集热性能，在槽的两端面和槽中间焊接若干个横向小集热板4，整个集热槽5镀有吸收性能和经济性兼顾的选择性吸热层6，将集热槽对称放置在聚光凹槽7中，聚光凹槽的断面形状和几何尺寸是按非成象聚光原理并与集热槽断面形状和几何尺寸相对应而设计的。其断面形状为圆弧形（或抛物线形、多边形、V形等），其作用是将入射到聚光凹槽面上的光尽可能反射到集热槽的热管附近，该聚光凹槽的基体材料8是保温材料其上表面贴有反射性能较好的反光材料9，底面贴有起防水隔潮的塑料纸10，集热器箱面采用一层透光率较好的透明盖板11或真空透明盖板12。实践证明：为降低造价，透明盖板可做成在一层玻璃下面平行地放置一层透明塑料13的结构形式，两层间距14可根据使用地区的纬度来确定。两层间的四周边用板条15粘贴在玻璃底面上，或用集热器边框16上的薄角铁17直接压在密封橡胶条18下面，装配时将塑料层接触集热板的棱线19（无塑料层时应将透明盖板底面与集热板棱线接触），集热时，盖板中的夹层空气20受热膨涨后便可适度地封盖住集热槽的开口从而实现分割集热箱空间21为小空间22，在一定程度上减小了对流热损失，使用真空玻璃作透明盖板效果更好，只是价格较贵。

本实用新型的集热器23与蓄热水箱24为一体，以保证其整体性好，安装时可以设置在建筑物顶面，更适合于安装在阳台上，甚至可悬挂在南面向阳的墙面上，也便于使用、调节、管理和维护。

本实用新型的集热器具有以下特点：

1.采用热管直径较小，集热板厚度较薄，加之设计了聚光凹槽，这样热管间距较大，节省金属材料，重量轻，造价低；

2.集热槽设计是由槽形集热板和铅直集热板配合组成的树枝形结构，除了有效地一次吸热外，还有向热管附近的聚光作用，与盖板底面配合，分割箱内空间，减小对流热损；

3.槽形反射面将阳光聚集到槽形集热板中靠热管的附近，减短了传热距离，有利于提高集热效率；

4.集热槽与聚光凹槽的恰当配合设计，大幅度地提高了受光吸热面积，造成了集热槽内以及集热槽与聚光凹槽之间两次以上的反光－吸热过程，有效地提高了集热效率，相对地降低了对选择性吸热层的造价以及对工艺的要求；

5.依此种结构形式稍加变化（按比例缩小或扩大等）装入真空玻璃管（包括圆形玻璃管）中，从而实现热管、聚光、真空三大技术汇为一体的高效集热；