[发明专利]太阳能集热单元结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种集热效率高且使用安全、安装简便的太阳能集热单元结构。

背景技术

随着现代工业和社会的发展，人类社会对于资源和能源的依赖日益加强。而众所周知，地球上的资源和能源是有限的，所以，资源和能源的有效利用成了首要问题，太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。

近年来，太阳能热水器已进入千家万户，在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。现有技术中的太阳能热水器包括支架，储热水箱以及连接水箱的真空集热管。当该真空吸热管接收到太阳能后，利用冷水比热水比重大的原理，而产生冷水下流、热水上升的现象，进而使所述真空吸热管内的液体达到自然对流循环加热。现有技术的缺点在于：由于依靠储热水箱中的水储存太阳热能供使用，储热水箱体积大，重量重、成本高；真空管和水箱中始终充满水，容易有渗漏、漏水造成损失，特别是寒冷地区冬季使用存在抗冻隐患，甚至造成巨大损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种储热体积小，储热温度高、储热密度大、没有漏水隐患、集热效率高且使用安全、安装简便的太阳能集热系统元器件，可以构成不同规模的太阳能系统，满足不同温度和热量的对象使用。

本发明采用以下技术方案解决所述问题：

一种太阳能集热单元结构，包括反光体和集热储热元件，所述集热储热元件外层为全玻璃真空集热管，所述全玻璃真空集热管内密封有复合相变储热材料，并设置供传热工质通过的U形换热管或用于传导输出热量的热管。

进一步的，所述反光体的截面为复合抛物线状；所述全玻璃真空集热管的内层涂有耐高温选择性吸热膜层。

进一步的，所述U形换热管由铜制成。

本发明所述太阳能集热单元结构，由于利用全玻璃真空集热内管腔体直接作为储热场所，等需要的时候通过传热工质传输到需要的地方直接使用，可以省去或减小现有太阳能热水器和系统的储热水箱，而且由于采用相变储热材料，当出现全玻璃真空管破损、漏气、掉膜等问题时，不影响整机和系统使用，更不会造成跑水结冰等现象，确保了使用太阳能的安全性；由于采用复合抛物线状反光体，具有更高效的聚光效果，使真空管使用数量减少，系统简化，安装简便，进一步提升温度。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明所述太阳能集热单元结构采用U形换热管的组成示意图；

图2是图1所示A-A视图；

图3是本发明所述采用U形换热管的集热储热元件的结构详图；

图4是本发明所述采用热管的集热储热元件的结构详图。

图中：

1、反光体；2、集热储热元件；3、全玻璃真空集热管；4、复合相变储热材料；5、U形换热管；6、管口塞；7、热管。

具体实施方式

如图1至图3所示，给出了本发明所述太阳能集热单元结构采用U形换热管的组成结构图，其包括反光体1和集热储热元件2，如图3所示，所述集热储热元件2外层为全玻璃真空集热管3，全玻璃真空集热管3在管口采用管口塞6进行密封，其内密封有复合相变储热材料4，并同时设置有供传热工质通过的U形换热管5，U形换热管5内可根据需要通入需要加热的水或是导热油作为传热工质；为尽可能的将入射太阳能量吸收，所述反光体1的截面采用复合抛物线形状，并在所述全玻璃真空集热管3的内层涂有耐高温的选择性吸热膜层。

同时为达到更好的换热效果，有利于传热工质与复合相变储热材料4之间热量的及时交换，所述U形换热管5由铜制成。

本发明所述太阳能集热单元结构的工作原理为：所述集热储热元件2接收经反光体1反射聚焦的太阳光辐射能，通过全玻璃真空集热管3的外管、真空层、内管选择性吸收膜层，最终热能由复合相变储热材料4吸收并储存在其中，需要时通过U形传热管5内的传热工质传输到需要的地方；复合相变储热材料相比传统的真空管和水箱储热，其储能密度大，储热温度高，并且可通过串并联组成不同规模的太阳能集热器，可方便的构建安全型太阳能热水装置，省却储热水箱，简化系统结构。

如图4所示，给出了本发明所述太阳能集热单元结构的另外一种实施方式，其将相应的U形换热管5变换为热管7，其可充分利用热传导原理与外部工质的快速热传递性质，透过热管将复合相变储热材料4内储存和吸收的热量迅速传递到外部流经的水或导热油中，实现相应的加热功能。