一种用于智慧社区的太阳能集热器及其供暖系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器及其供暖系统，集热器包括透明前盖板、后壳、吸热层、位于吸热层下方并与其紧密接触的导热管，后壳上设有保温结构，保温结构紧贴吸热层并包裹导热管，透明前盖板和吸热层之间设置有多孔高透光材料层，保温结构包括相变储能层以及保温层，相变储能层贴合在吸热层后方并包覆导热管，保温层设置在相变储能层和后壳之间；设置的多孔高透光材料层不妨碍太阳能的吸收，多孔材料相比格栅更能够降低空气的对流和热量散失；相变储能材料通过融化的物相变化，从吸热层吸收热量并实现储能，减少吸热层的热量散失；夜间温度降低后，相变材料由吸热转为释热，对导热管起到供热、维持温度、防冻等多方面的效果。

A solar collector and its heating system for smart community

【技术实现步骤摘要】
一种用于智慧社区的太阳能集热器及其供暖系统
本专利技术涉及智慧社区
，尤其是涉及一种用于智慧社区的具有高热效率的太阳能集热器及其供暖系统。
技术介绍
智慧社区是以先进的物联网通信技术、智能化自动控制技术以及各种新设施新材料技术来构建人类居住生活的社区空间，达到舒适、安全、节能、环保的理念。供暖系统和热水系统都是社区必备的基础设施。通过燃烧化石能源实现的供暖系统和热水系统不但能耗大，而且增加了空气污染，不符合智慧社区的要求。而太阳能集热实现的供暖系统和热水系统则充分体现了智慧社区的理念，因此，越来越多的新兴智慧社区铺设了基于太阳能集热的供暖和热水循环系统。太阳能集热器用于吸收太阳能，是智慧社区供暖和热水系统的关键部件。传统的太阳能集热器包括透明前盖板、后壳、吸热层、位于吸热层下方并与其紧密接触的导热管，导热管内流动导热介质(例如水)，保温结构紧贴吸热层并包裹导热管以防止热量散失。由于保温结构的存在，吸热层吸收的太阳能热量从后部散失的占比很小，但是为了透光，前盖板和吸热层之间只有空气，没有防止热量散失的结构，导致散失热量中80％以上的占比是从前盖板散失的。经过热力学分析，在前盖板散失热量过程中，空气对流是热量散失的主要方式，因此要想办法降低前盖板和吸热层之间空气的对流性。针对以上问题，有的现有技术提出在前盖板安装蜂窝格栅，把前盖板和吸热层之间的空间分隔，降低对流，但是这种方式增加了前盖板的结构复杂性和制造难度，且容易损坏。另外，现有技术中影响热效率的另一个因素就是导热管一般无法将吸热层的热量全部传导，热量传导不及时也会导致散失增大；另外，夜间不能吸收太阳能，导热管内介质温度明显降低，对供暖不利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器及其供暖系统，以解决现有技术中前盖板和吸热层之间只有空气，没有防止热量散失的结构，导致散失热量中80％以上的占比从前盖板散失；导热管无法将吸热层的热量全部传导，热量传导不及时导致散失增大；另外，夜间不能吸收太阳能，导热管内介质温度明显降低，对供暖不利的技术问题；本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种热效率高的太阳能集热器，包括透明前盖板、后壳、吸热层、位于吸热层下方并与其紧密接触的导热管，所述后壳上设有保温结构，保温结构紧贴吸热层并包裹导热管，所述透明前盖板和吸热层之间设置有多孔高透光材料层，所述保温结构包括相变储能层以及保温层，所述相变储能层贴合在吸热层后方并包覆导热管，所述保温层设置在相变储能层和后壳之间。可选地，多孔高透光材料层的材料为通过溶胶-凝胶法制备的多孔纳米晶TiO2薄膜。可选地，相变储能层的材料为低温相变储能材料。可选地，低温相变储能材料为Na2HP04·xH20/淀粉接枝丙烯酸钠储热材料或Na2HP04·xH20/聚丙烯酸钠储热材料。可选地，相变储能层包括相变温度依次升高并且依次连接的第一相变层、第二相变层、...、第n相变层，n≥2，所述第一相变层水平铺展贴合设置在吸热层背面，所述第n相变层与后壳上的保温层水平铺展贴合。可选的，相变储能层包括相变温度依次升高的第一相变层、第二相变层、...、第n相变层，n≥2，所述相变储能层垂直贴合在吸热层背面，相变储能层的中心层为第一相变层，第一相变层的左右两侧由内到外依次贴合设置第二相变层、...、第n相变层，所述第n相变层与导热管贴合设置。可选的，第一相变层、第二相变层、...、第n相变层之间依次通过导热层连接。一种具有高热效率的用于智慧社区的太阳能集热器供暖系统，包括上述的太阳能集热器，还包括控制器、用热端、相变储热换能器和换热导管，所述太阳能集热器和控制器、相变储热换能器通过换热导管相连构成供热回路，所述用热端与相变储热换能器通过换热导管相连构成用热回路。可选地，相变储热换能器包括外壳、贴合在外壳内部的隔热层以及设置在隔热层内的两个环状相变储热装置，所述换热导管贯穿所述相变储热换能器，所述一个环状相变储热装置包覆在供热回路的换热导管上，另一个环状相变储热装置包覆在用热回路的换热导管上。可选地，环状相变储热装置包括相变温度依次降低并且由内到外依次设置的第一相变层、第二相变层、...、第n相变层，n≥2，所述换热导管贴合包覆在第一相变层的环状结构内。本专利技术提供的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器及其供暖系统，其有益效果为：太阳能集热器上设置的多孔高透光材料层的高透光性不妨碍太阳能的吸收，多孔材料相比格栅更能够降低空气的对流和热量散失，并且方便安装；相变储能材料通过融化的物相变化，从吸热层吸收热量并实现储能，可以将吸热层无法导出的热量进行存储，减少吸热层的热量散失；夜间吸热层和导热管温度降低后，相变材料由吸热转为释热，可以对导热管起到一定的供热、维持温度、防冻等多方面的效果；太阳能集热器供暖系统增加了相变储热换能器，也是利用相变材料，把白天的富余热量进行储存，夜间释热实现供暖，实现错峰供热。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术传统太阳能集热器的结构示意图；图2是本专利技术太阳能集热器的结构示意图；图3是本专利技术太阳能集热器的另一种结构示意图；图4是本专利技术太阳能集热器的另一种结构示意图；图5是本专利技术太阳能集热器的相变储能层的一种结构示意图；图6是本专利技术太阳能集热器供暖系统的结构框图；图7是本专利技术太阳能集热器供暖系统的相变储热换能器的结构示意图。图中1-透明前盖板，2-后壳，3-吸热层，4-导热管，5-多孔高透光材料层，6-相变储能层，7-保温层，8-导热层，9-控制器，10-用热端，11-相变储热换能器，12-换热导管，13-外壳，14-隔热层，15-环状相变储热装置，16-低温相变层，17-中温相变层，18-高温相变层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。作为可选地实施方式，实施例1:如图1-5所示，一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，包括透明前盖板1、后壳2、吸热层3、位于吸热层3下方并与其紧密接触的导热管4，后壳2上设有保温结构，保温结构紧贴吸热层3并包裹导热管4，透明前盖板1和吸热层3之间设置有多孔高透光材料层5，保温结构包括相变储能层6以及保温层7，相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，包括透明前盖板(1)、后壳(2)、吸热层(3)、位于吸热层(3)下方并与其紧密接触的导热管(4)，所述后壳(2)上设有保温结构，保温结构紧贴吸热层(3)并包裹导热管(4)，其特征在于，所述透明前盖板(1)和吸热层(3)之间设置有多孔高透光材料层(5)，所述保温结构包括相变储能层(6)以及保温层(7)，所述相变储能层(6)贴合在吸热层(3)后方并包覆导热管(4)，所述保温层(7)设置在相变储能层(6)和后壳(2)之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，包括透明前盖板(1)、后壳(2)、吸热层(3)、位于吸热层(3)下方并与其紧密接触的导热管(4)，所述后壳(2)上设有保温结构，保温结构紧贴吸热层(3)并包裹导热管(4)，其特征在于，所述透明前盖板(1)和吸热层(3)之间设置有多孔高透光材料层(5)，所述保温结构包括相变储能层(6)以及保温层(7)，所述相变储能层(6)贴合在吸热层(3)后方并包覆导热管(4)，所述保温层(7)设置在相变储能层(6)和后壳(2)之间。


2.根据权利要求1所述的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，其特征在于，所述多孔高透光材料层(5)的材料为通过溶胶-凝胶法制备的多孔纳米晶TiO2薄膜。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，其特征在于，所述相变储能层(6)的材料为低温相变储能材料。


4.根据权利要求3所述的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，其特征在于，所述低温相变储能材料为Na2HP04·xH20/淀粉接枝丙烯酸钠储热材料或Na2HP04·xH20/聚丙烯酸钠储热材料。


5.根据权利要求1所述的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，其特征在于，所述相变储能层(6)包括相变温度依次升高并且依次连接的第一相变层、第二相变层、...、第n相变层，n≥2，所述第一相变层水平铺展贴合设置在吸热层(3)背面，所述第n相变层与后壳(2)上的保温层(7)水平铺展贴合。


6.根据权利要求1所述的一种用于智慧社区的热效率高的太阳能集热器，其特征在于，所述相变储能层(6)包括相变温度依次升高的第一相变层、第二相变层、...、第n相变层，n≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦俊一，曹金玲，
申请(专利权)人：重庆特斯联智慧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50