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CN102563898A - 一种co2充填蜂窝状盖板型高效集热器 - Google Patents

一种co2充填蜂窝状盖板型高效集热器 Download PDF

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CN102563898A CN2012100004075A CN201210000407A CN102563898A CN 102563898 A CN102563898 A CN 102563898A CN 2012100004075 A CN2012100004075 A CN 2012100004075A CN 201210000407 A CN201210000407 A CN 201210000407A CN 102563898 A CN102563898 A CN 102563898A
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李琦芬
任建兴
何平
罗海燕
武子璐
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Shanghai University of Electric Power
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Shanghai University of Electric Power
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Abstract

本发明涉及一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器。CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器包括最外层的外壳、外壳内壁的保温层、二氧化碳填充蜂窝状盖板、吸热管，吸热管与保温层贴合，二氧化碳填充蜂窝状盖板在吸热管上方。二氧化碳填充蜂窝状盖板由上下透明有机玻璃盖板组成，上下透明有机玻璃盖板中间分布数个同一高度的圆柱型有机玻璃短管，每个圆柱型有机玻璃短管下方对应一根吸热管，太阳光被圆柱型有机玻璃短管聚光到下部的吸热管上。二氧化碳填充蜂窝状盖板能够让太阳辐射透过，使其投射在吸热管上；保护吸热管，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀；起到保温作用，阻止对流和辐射向周围环境散热，从而提高对太阳能的利用效率，为解决能源危机作出贡献。

Description

一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器
技术领域
本发明涉及一种储能技术，特别涉及一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器。
背景技术
随着近些年的能源危机，太阳能越发得到重视，成为新能源的主打方向之一。集热器是太阳能装置的关键部分，现有多种集热器，但都存在对太阳能的利用效率不高的缺点，提高太阳能的利用效率是集热器研发工作中的关键问题和重要方向。
目前公开的关于太阳能集热器的专利主要有：
杨怀得，李世光，一种减反射直插管式太阳能集热器，专利号201010612451.2。该发明的一种减反射直插管式太阳能集热器，包括储水箱以及数个安装在集热板上的集热管，其特征在于所述的每个集热管上都单独设置连接管，集热管通过各自的连接管与储水箱连接。集热管由导热水管及集热片组成，导热水管横截面的中间段为空心椭圆形，椭圆形与矩形连接处设置支撑用的插板。导热水管管壁为波纹面，集热管外壁也为波纹形状，能有效地减少太阳光的反射，降低热量损失，提高集热器的热水供应能力。
闵元良，平板真空太阳能集热器，专利号201120131266.1。该专利的特点包括钢化玻璃面板、集热器框体、铝板、保温层、“H”形排管、玻璃密封垫及铝板密封垫。集热器框体为铝型材围成的四边体，铝型材上设有第一凸台及第二凸台，框体一侧边上设有抽真空口； “H”型排管由上平管、下平管及竖管组成，上平管与下平管两端头分别设有介质进口或介质出口，铝板覆盖于“H”型排管的一面并与其焊接。所述保温层、“H”型排管、铝板及钢化玻璃面板由底层至面层依次装于集热器框体内。通过抽真空口将钢化玻璃面板和铝板之间抽为真空层，使太阳能集热器钢化玻璃面板及铝板间形成大面积的吸热面，从而提高太阳能集热器的热效率。
莫伟权，一种聚光型平板太阳能集热器，专利号201020677094.3。该装置包括外壳、保温层和多个集热管，集热器还包括菲涅尔透镜盖板。菲涅尔透镜盖板盖于外壳上，保温层紧贴于外壳内部，集热管固设于保温层上，集热管表面涂有吸热涂层。该集热器利用菲涅尔透镜聚焦原理，使聚光平板具有线聚焦功能，同时去掉了传统集热器核心部件吸热片，具有集热效率高，吸热快，结构简单，重量轻，热损小，造价低等优点。
上述的3个专利中所说的关于太阳能集热器都各有各的优点，但同时也相应的存在一些不足之处。杨怀得和李世光的专利虽然有效地减少了太阳光的反射，提高了太阳能的利用效率，但它并没有很好的保温措施。闵元良的专利虽然对太阳能有较高的利用效率，但存在造价高的问题。莫伟权的专利优点挺多的，但还可以在集热器盖板上进行改进，从而得到更高的太阳能利用效率。
发明内容
本发明是针对现有太阳能集热器对太阳能的利用效率很低的问题，提出了一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，对现有的太阳能集热器进行了创新与改进，具有建筑结构一体化，集热效率高，吸热快，结构简单，重量轻，热损小，造价低，保温性能好等优点。
本发明的技术方案为：一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，包括最外层的外壳、外壳内壁的保温层、二氧化碳填充蜂窝状盖板、吸热管，吸热管与保温层贴合，二氧化碳填充蜂窝状盖板在吸热管上方，二氧化碳填充蜂窝状盖板由上下透明有机玻璃盖板组成，上下透明有机玻璃盖板中间分布数个同一高度的圆柱型有机玻璃短管，每个圆柱型有机玻璃短管下方对应一根吸热管，太阳光被圆柱型有机玻璃短管聚光到下部的吸热管上。
所述圆柱型有机玻璃短管包括上端透明的有机玻璃凸透镜、圆柱型有机玻璃套管、套管中的二氧化碳气体，上下透明有机玻璃盖板中，短管与短管之间亦充入二氧化碳气体。所述圆柱形有机玻璃短管的壁厚为2～3mm，其内直径为30mm，相邻两个圆柱形有机玻璃短管保持20～30mm的距离。
本发明的有益效果在于：本发明CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，能够让太阳辐射透过，使其投射在吸热管上；保护吸热管，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀；起到保温作用，阻止对流和辐射向周围环境散热，从而提高对太阳能的利用效率，为解决能源危机作出相应的贡献。
附图说明
图1是本发明CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器结构示意图；
图2是本发明CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器中二氧化碳填充蜂窝状盖板示意图；
图3是本发明CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器中圆柱型有机玻璃短管示意图。
具体实施方式
如图1所示CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器结构示意图，包括外壳4、保温层3、二氧化碳填充蜂窝状盖板2、吸热管1，二氧化碳填充蜂窝状盖板2在吸热管1上方，两者都在保温层3内。
如图2所示二氧化碳填充蜂窝状盖板示意图，包括周边透明有机玻璃隔板5、上透明有机玻璃盖板6、圆柱型有机玻璃短管7、下透明有机玻璃盖板8，盖板内部短管与短管之间亦充入二氧化碳气体12。
如图3所示圆柱型有机玻璃短管7示意图，包括透明有机玻璃凸透镜9、圆柱型有机玻璃套管10、二氧化碳气体11。
该集热器的工作过程如下：
首先太阳光线照射到二氧化碳填充蜂窝状盖板2上，盖板上的透明有机玻璃凸透镜9对太阳光进行聚光，聚光后的光线照射到吸热管1上，从而得到吸热管1温度的提升。圆柱型有机玻璃短管7中的二氧化碳气体11和盖板内部的二氧化碳气体12以及保温层3都起到保温作用，从而提高对太阳能的利用效率。
一、采用双层密封的蜂窝状盖板，这是根据网格结构可以有效地降低由对流和辐射引起的热损失，采用在双层高透光有机玻璃内堆放数个同一高度的圆柱形有机玻璃短管，以减少气体的扰动。当盖板里没有圆柱形有机玻璃短管时，上盖板接受到太阳照射时会对盖板内部的气体加热，气体的温度就会升高，而各个位置的气体温度不一样，这样盖板内部的气体会发生扰动，气体一发生对流其散热系数就会增加，盖板向外部所散发的热量也随之增加，不利于集热器对太阳能的吸收，降低了对太阳能的利用效率。而当盖板内部堆放了数个同一高度的圆柱形有机玻璃短管时，短管就把气体分隔成很多相互隔离的小气体单元,在阳光透过的同时,能有效地抑制气体的自然扰动,从而起到“热二极管”的作用，降低了盖板对外散发的热量，提高了集热器对太阳能的利用效率。
二、向密封盖板内充入CO2等温室型气体代替空气，当太阳光通过玻璃盖板后经过吸热管的吸热由短波变成长波，CO2气体可以阻止太阳光长波反射出来，减少太阳光的反射损失，同时CO2气体具有保温作用，可以提高集热器内部的温度，加强吸热部件的吸热作用，从而提高集热器对太阳能的利用效率。
三、每个小圆柱形有机玻璃短管上层都以凸透镜密封，凸透镜对太阳光进行聚光，从而提高对太阳能的利用效率。
这种CO2充填蜂窝状盖板的新型高效太阳能集热器已经在实验中做出了模型，并且完成了性能和效率测试。盖板的高度为30mm，其主要由一块平板的和一块凸透的透明玻璃和很多圆柱形有机玻璃短管组成，内部充满了CO2气体。双层高透光有机玻璃中堆放的数个同一高度的圆柱形有机玻璃短管有效地阻止了气体的扰动，降低了盖板对外散发的热量，提高了集热器对太阳能的利用效率。圆柱形有机玻璃短管的壁厚为2～3mm，其内直径为30mm，相邻两个圆柱形有机玻璃短管可以保持20～30mm的距离，这样可以减少有机玻璃短管的数量从而降低成本。每个圆柱形有机玻璃短管的上面是以一块凸透镜将其密封，其内部充入CO2气体，并且要保持其密封性。
在当今社会高速发展，能源急剧减少的情况下，利用无污染，取之不尽用之不竭的太阳能，并且提高对太阳能的利用效率是我们解决能源危机的有效措施。本发明涉及的CO2充填蜂窝状盖板的新型高效太阳能集热器对太阳能的利用效率比普通太阳能集热器高，而且成本低，使用范围广泛。当用于太阳能热水器，适用于广大普通家庭使用，经济实惠。其应用市场前景非常乐观，具有很大的市场价值。

Claims (3)

1.一种CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，其特征在于包括最外层的外壳、外壳内壁的保温层、二氧化碳填充蜂窝状盖板、吸热管，吸热管与保温层贴合，二氧化碳填充蜂窝状盖板在吸热管上方，二氧化碳填充蜂窝状盖板由上下透明有机玻璃盖板组成，上下透明有机玻璃盖板中间分布数个同一高度的圆柱型有机玻璃短管，每个圆柱型有机玻璃短管下方对应一根吸热管，太阳光被圆柱型有机玻璃短管聚光到下部的吸热管上。
2.根据权利要求1所述CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，其特征在于，所述圆柱型有机玻璃短管包括上端透明的有机玻璃凸透镜、圆柱型有机玻璃套管、套管中的二氧化碳气体，上下透明有机玻璃盖板中，短管与短管之间亦充入二氧化碳气体。
3.根据权利要求2所述CO2充填蜂窝状盖板型高效集热器，其特征在于，所述
圆柱形有机玻璃短管的壁厚为2～3mm，其内直径为30mm，相邻两个圆柱形有机玻璃短管保持20～30mm的距离。
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