[发明专利]一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器

说明书

本发明公开了一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器，其特征在于，包括集热器框架，框架上侧设有玻璃盖板，所述玻璃盖板下方设有流体管道及吸热板，所述吸热板下方设置保温板及相变容器，相变材料置于相变容器之中，所述的玻璃盖板与吸热板之间设有空气格栅，空气格栅长边侧设置长保温杆，其内部设有可转动的转杆，空气格栅短边侧设置短保温杆，其内部设置短封闭杆，并在相变材料与管道间增设可调保温板。本发明提供的一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器，不仅能够有效缓解集热器过热问题，还能有效缓解集热器冻结问题，大幅提升集热器耐冻、耐高温性能，同时，对不同种类相变材料均可适用，适应能力好。

技术领域

本发明涉及太阳能光热利用技术领域，具体为一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器。

背景技术

为降低生产和生活中的碳排放量，可再生能源在总用能比重将进一步提升。其中，太阳能资源以其不受地域限制、清洁等显著特点，尤其在我国西北及高原太阳能资源富集区，太阳能光热利用得到大规模的推广和使用。在光热利用中，太阳能集热器作为集热部件对集蓄热系统的能源利用效率起到至关重要的作用。太阳能集热器主要可分为平板型和真空管型两类，其中平板型集热器具有采光面积大、承压能力好、结构简单等特点得到大面积使用。

平板太阳能集热器组成由上至下分别为玻璃盖板、吸热板、管道、保温板和底板组成。

在昼间集热过程中，太阳辐射照射在玻璃盖板上，经玻璃盖板将部分能量吸收与反射，形成热损失，大部分能量透过盖板表面照射在具有高吸收率的吸热板上，将光能转化为热能，再经流体管道传递给内部流体，使其温升，成为集热器的有用能。在西北及高原太阳能资源富集区，具有夜间环境温度低、昼夜温差大等极端动态气候特点，使得平板集热器白天收集能量远高于使用的能量，集热器内温度持续升高，造成集热器过热、工质挥发及水箱爆裂等问题。

夜间，低环境温度使得集热器内流体不断向环境散热，造成集热器水温持续降低，直至冻结，水变冰后体积增大，造成流体管道破裂。

因此，开发一种同时具有防过热及防冻裂的新型平板集热器对西北及高原地区的太阳能资源利用起到关键的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术不足，本发明的目的在于提供一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器，解决西北及高原太阳能资源富集区，集热器在夜间环境温度低、昼夜温差大等极端动态环境特点下过热及冻裂问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于相变材料的自动防冻防过热平板集热器，其特征在于，包括集热器框架，玻璃盖板、流体管道、吸热板、保温板、可调保温板、空气格栅和底板等组成；

所述的空气格栅在吸热板与玻璃盖板之间，并位于集热器框架内部，在空气格栅长边侧设置有长保温杆，空气格栅短边侧设置有短保温杆，所述的长保温杆与短保温杆应由聚氨酯等保温材料制作，应具有较好的保温性能；

相变封装容器的上方设置有可调保温板，下方设置有保温板，相变封装容器用于封装相变材料，保温板的底部设置有底板；

吸热板位于可调保温板的上方，且吸热板和保温板之间设置有流体管道。

优选的，所述的空气格栅用来对空气夹层内空气进行均匀分割，夹层内每一个小空气模块长×宽×高尺寸为20mm×10mm×10mm，在每一个模块上下斜对角均开有0.1mm的小孔，用于在模块伸缩或折叠过程中空气流通；

空气格栅由高分子薄膜与隔热布组成，厚度为0.1mm。

优选的，所述的长保温杆内部设置长封闭杆，长封闭杆内部设有可转动的转杆，短保温杆内部设置短封闭杆，所述的长封闭杆和短封闭杆，应由亚克力板等不易形变材料制作，应具有较好的隔热能力。