一种平板太阳能集热器及其集热方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体为一种平板太阳能集热器及其集热方法。

背景技术

太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。其作用是通过将转换的热能存储在保温设备内以供使用。

请参阅图1，现有的太阳能集热器结构包括边框背板1，边框背板1的内壁填充有保温棉2，边框背板1的内部设有中空室3，中空室3的中部安装有吸热板芯4，吸热板芯4的底部焊接有导热管5，吸热板芯4的正上方安装有高透玻璃6；在使用的时候，太阳光透过高透玻璃6照射到吸热板芯4上，由于吸热板芯4表面涂附有一层吸热涂料，热量传递给了导热管5，再由导热管5将热量传递给通过导热管5内部的液体介质，最后液体介质带着热量通过管道进入到保温设备内部储存。

上述太阳能集热器在使用的时候仍然会出现以下问题：

1、太阳能在转换为热能的时候需要经过两步导热，第一步由吸热板芯4导热给导热管5，第二步由导热管5导热给导热管5中的液体介质，两步导热过程中热量的热损较高，热量会通过边框背板1或是高透玻璃6散出，导致装置集热效率低；

2、由于生产时保温棉2的含水吸湿过大(特别是南方地区)，而太阳能集热器的密封效果较好，导致水汽无法排出，进而导致高透玻璃6的内侧产生水雾，而水雾的产生一方面务必导致照射在高透玻璃6上的阳光被反射出去5％-60％，另一方面水雾的出现也会阻挡太阳光线直射到太阳能集热器内部，使得装置的导热性能严重衰减，且无法排出的水汽还会导致内部结构的焊点生锈，影响使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种平板太阳能集热器及其集热方法，具备一步导热热传导效率高、水汽可排出保证水雾情况消失，太阳能转化率高的优点，解决了上述背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种平板太阳能集热器，包括边框背板、保温棉和高透玻璃，所述边框背板内部位于高透玻璃的正下方安装有上导热座，所述上导热座的正下方通过螺栓安装有下导热座，所述下导热座的顶部安装有密封圈，所述上导热座和下导热座的中部设有流体受热区域，所述流体受热区域的背面开设有流体进口，所述流体受热区域的正面开设有流体出口，所述上导热座的侧面设有安装边沿，所述安装边沿的下方设有密封边沿，所述密封边沿的下方设有限位边沿，所述下导热座的内部设有限位槽，所述保温棉的底部开设有气流出口，所述气流出口附近位于边框背板底部安装有气流塞，所述气流塞的顶部安装有伸缩弹簧。

优选的，所述上导热座的顶部喷涂有吸热涂层，且上导热座和下导热座的材质选择均为铜。

优选的，所述流体受热区域的形成是通过上导热座和下导热座安装后下导热座内部与上导热座的深度差，且流体受热区域的高度为0.2cm。

优选的，所述气流塞为圆锥体，且与气流塞形状相同在边框背板的底部开设有圆锥形状孔洞，所述气流塞的材质为橡胶，且气流塞的邵氏硬度为36C。

优选的，太阳光透过高透玻璃照射到上导热座上表面的吸热涂层，所述上导热座吸热后将热量同时传递给流体受热区域内部的流体介质和下导热座，从而使得上导热座和下导热座同时为流体受热区域内部的流体介质导热，受热后的流体介质通过流体出口和管道进入到保温设备内进行存储。

优选的，所述流体出口的开设角度与流体受热区域平行，且流体出口与流体进口均与流体受热区域接通。

本发明具备以下有益效果：

1、该平板太阳能集热器及其集热方法，通过设置有上导热座、下导热座和上、下导热座之间形成的流体受热区域，能够使得上导热座吸收的热量直接传导至流体受热区域，使得流体受热区域经过的流体介质一步受热后存储，减少了热损；另外流体介质的接触面与上导热座完全平铺接触，导热效率高，进一步减少了热损。

2、该平板太阳能集热器及其集热方法，通过设置有上导热座、下导热座和气流塞，保温棉内部水分产生的水汽在上升的过程中会遇到下导热座，而下导热座受热于上导热座，水汽会进一步蒸发，蒸发形成的气体膨胀导致中空室内部的压力增加，进而通过气流塞将水汽挤压出去，这样无论是保温棉携带的水分还是安装后泄露进入的水分都能够排出，保证本装置的太阳能利用率和使用寿命。

附图说明

图1为现有太阳能集热器结构示意图；

图2为本发明太阳能集热器结构示意图；

图3为图2中的A结构处放大图；

图4为本发明下导热座结构示意图；

图5为本发明上导热座结构示意图。

图中：1、边框背板；2、保温棉；3、中空室；4、吸热板芯；5、导热管；6、高透玻璃；7、上导热座；8、下导热座；9、密封圈；10、流体受热区域；11、流体进口；12、流体出口；13、安装边沿；14、密封边沿；15、限位边沿；16、限位槽；17、气流出口；18、气流塞；19、伸缩弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2-5，一种平板太阳能集热器，包括边框背板1、保温棉2和高透玻璃6，边框背板1内部位于高透玻璃6的正下方安装有上导热座7，上导热座7的正下方通过螺栓安装有下导热座8，下导热座8的顶部安装有密封圈9，上导热座7和下导热座8的中部设有流体受热区域10，流体受热区域10的背面开设有流体进口11，流体受热区域10的正面开设有流体出口12，上导热座7的侧面设有安装边沿13，安装边沿13的下方设有密封边沿14，密封边沿14的下方设有限位边沿15，下导热座8的内部设有限位槽16，保温棉2的底部开设有气流出口17，气流出口17附近位于边框背板1底部安装有气流塞18，气流塞18的顶部安装有伸缩弹簧19。

上导热座7的顶部喷涂有吸热涂层，且上导热座7和下导热座8的材质选择均为铜，流体受热区域10的形成是通过上导热座7和下导热座8安装后下导热座8内部与上导热座7的深度差，且流体受热区域10的高度为0.2cm，气流塞18为圆锥体，且与气流塞18形状相同在边框背板1的底部开设有圆锥形状孔洞，气流塞18的材质为橡胶，且气流塞18的邵氏硬度为36C，吸热涂层的选择可为现有技术中使用的吸热涂层材料，而上导热座7和下导热座8的选择为铜材质，是因为铜材质具有非常优越的导热效果和稳定的防锈效果，因此能够保证热量的热损减少，提高太阳能的使用效率；通过流体受热区域10合适的高度设置，能够保证流经该流体受热区域10的流体介质都能够吸收足够多的热量，从而保证热量的转换效率；通过气流塞18的设置，能够保证内部的水汽在蒸发的时候产生气体膨胀，从而导致装置的内部压力增加，而由于气流塞18的设置，就可以在压力增加的时候将水汽释放出去，保证内部的湿气排出，并且排出后压力减小，气流塞18会闭合，保证装置内部没有杂质携带水分进入。

太阳光透过高透玻璃6照射到上导热座7上表面的吸热涂层，上导热座7吸热后将热量同时传递给流体受热区域10内部的流体介质和下导热座8，从而使得上导热座7和下导热座8同时为流体受热区域10内部的流体介质导热，受热后的流体介质通过流体出口12和管道进入到保温设备内进行存储，流体出口12的开设角度与流体受热区域10平行，且流体出口12与流体进口11均与流体受热区域10接通，通过流体出口12的开设角度与流体受热区域10平行的设置，相比较传统的蛇形管来说具有更小的流体流动阻力，耗能更低，另外流体出口12与流体进口11均与流体受热区域10接通的设置，能够保证流体介质能够从流体进口11进入到流体受热区域10内部，受热后再从流体出口12排出到保温设备内存储。

工作原理，在本装置工作的时候，首先太阳光透过高透玻璃6照射到上导热座7上的导热涂层上，导热涂层吸收热量之后传递给上导热座7和下导热座8，此时，从流体进口11流入到流体受热区域10内部的流体介质吸收上导热座7和下导热座8的热量，最后流体介质携带热量通过流体出口12和管道进入到保温设备内存储待用，另外当装置内部产生水汽的时候，水汽向上运动遇到下导热座8，而由于下导热座8的高温能够将水汽蒸发，蒸发导致的气体膨胀会致使装置内部压力增加，待到装置内部压力大于伸缩弹簧19的拉力的时候，气流塞18被压力顶出露出缝隙，水汽从缝隙中排出，即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。