[发明专利]水平隔板式太阳能集热器

说明书

一、技术领域

本发明专利属于太阳能应用领域

二、背景技术

太阳能的应用主要有两种类型，第一是光电转换，其转换率在15％--17％，第二是光热转换，其转换率较高，国家标准是7/17---7.5/17，即41％---44％。实际产品正如2010年中央电视台报导，目前我国的太阳能热水器大部分冬天无法使用。

在太阳能的光热应用中，真空管太阳能的优点是造价低廉，冬天耐低温能力较强，其缺点是容易破损，安装困难，不容易与建筑一体化设计。平板式太阳能的优点是容易与建筑一体化设计，金属管路结构可以承压，便于安装。但是最大的缺点是，冬天低温性能差。所以在北方冬天无法使用。

三、发明内容

如图1所示，在平板式太阳能集热器(1)的集热腔(5)内安装了多层水平隔板(2)，在水平隔板(2)的一端留有隔板端口气道(12)，相邻隔板的端口气道(12)处于不同的两端，另外在集热器上某一侧必须提供从顶部隔槽气流循环返回下底部隔槽的循环气道(6)。

在集热腔底部采热板(13)的下面，保温层(7)中，安装有盘管式集热管(4)，盘管式集热管(4)的直段应安装在水平隔板(2)的正下方，这样更有利于水平隔板(2)上的热量传导给集热管(4)内的导热介质。盘管式集热管(4)与采热板(13)以及水平隔板(2)之间应紧密或无缝连接有利于导热。

四、本发明工作原理

水平隔板式太阳能集热器的工作原理：以图1为例，隔板式集热器的固定式安装要求是隔板的长边边线与水平面是平行的，集热器与水平面夹角与本地地球纬度一致。即当集热器受到太阳光照射时，集热腔的每一个隔槽气体均会受热而升温，受热后的气体会自动上升，按图1所标的弯曲箭头方向逐级上升，当逐级升温的气体到达顶部时，温度就最高。由于我们预先为顶部的热空气提供了一个循环气道(6)，顶部的热空气就会从循环气道进口(10)进入循环气道，沿循环气道(6)向下，然后从循环气道出口(11)回到多层隔槽的最底层，形成了闭路自动循环。这样连续循环的结果，使得顶部隔槽的气温越来越高，达到了浓缩、提升、富集太阳能的“聚光”效果。

由于盘管式集热管内导热介质流动方向与隔槽内气流方向基本一致，所以在集热管(4)内，导热介质就能得到所希望的高热温度。

如果水平隔板式集热器安装方向倒置，让水平隔板垂直于水平面，那么，上述的“聚光”功效立即消失。

五、附图说明

图1是隔板式集热器立体三视图，图2是用隔板式集热器组成的阳台壁挂式热水器示意图，图3是用隔板式集热器组成的太阳能供暖系统示意图。

图1中：(1)平板式太阳能集热器；(2)水平隔板；(3)中空保温采光板(4)盘管式集热器，(5)集热腔；(6)循环气道；(7)保温层；(8)导热介质进口，(9)导热介质出口；(10)循环气道进口；(11)循环气道出口；(12)隔板端口气道；(13)集热腔底部集热板。

图2中：(31)卧式水平隔板或集热器，(32)保温桶，(33)循环液高温管，(34)循环液低温管，(35)自来水进水管，(36)保温桶热水出水管，(37)热交换器。

图3中：(41)竖式水平隔板式集热器，(42)太阳能供暖控制器，(43)循环水泵，(44)供暖散热器，(45)室温温度传感器，(46)集热器温度传感器。

六、水平隔板式太阳能的优势及应用举例

由于水平隔板式太阳能集热器具有多层隔板隔槽结构，内部气体可以逐层被加热并逐层升温，形成自动闭路循环回路，到达顶层温度最高，整个结构具有富集、浓缩、提升太阳能的“聚光”功效，加上它受热路径长达20米，所以它升温速度快，热效率高，经北京国家太阳能检测中心检测，其热效率是国家标准1.5倍以上。使得水平隔板式太阳能集热器用途十分广泛。加上它的板式结构，而且轻便，其1米*2米的模块重量不到25kg，容易壁挂安装，使得高层建筑可以使用上太阳能热水器，其安装方式如图2所示。

由于水平隔板式太阳能集热器具有平板式太阳能集热器的全部优点，金属管路，可以承压，容易跟建筑一体化设计，另外加上它自身的优势：升温速度快、升温幅值高、热效率高，所以冬天不仅可以当热水器使用，还可以用于以太阳能为主的太阳能供暖，在津京地区，采暖与供暖的面积比为1∶4时，已经成功工作了2个冬天。其安装示意图如图3所示。