大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器制造技术

大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器属于可再生能源应用领域。其特征在于：所述的空气集热玻璃管采用管径为110～125mm的玻璃管制成，内部设置六辐式不锈钢吸热翅片；其中，所述的六辐式不锈钢吸热翅片外表面为电镀黑铬，每片翅片夹角为60

【技术实现步骤摘要】
大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器


[0001]本专利技术涉及一种大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器，属于可再生能源应用领域。

技术介绍

[0002]为提高北方区地区日光温室、多层或单层建筑太阳能供热率，本研究团队提出了一种大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器，该专利技术技术与对比文件1(免跟踪双集热管多曲面槽式太阳能空气集热器,ZL201510085148.4)相比，同样接收面积条件下，处理空气流量增大50％；接收角提高到25
°
以上，应用于北方地区日光温室，冬春季都可以免跟踪；出风温度适宜，避免了过高出风空气温度带来的系统热量损失过高的问题，并且该集热器具有重量轻、成本低、维护管理简单等特点。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器，具有免跟踪时间长、加热空气量大、集热效率高、成本低廉、占用空间小、重量轻、使用与维护简单等特点，可广泛应用于日光温室、多层或单层建筑太阳能供热系统。
[0004]本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器，其特征在于：包括多曲面反射槽体、三支空气集热玻璃管、六辐式不锈钢吸热翅片、玻璃盖板、钢板封板、玻璃封板、整流箱、中间连接器；
[0006]其特征在于：所述的空气集热玻璃管采用管径为110～125mm的玻璃管制成，内部设置六辐式不锈钢吸热翅片；其中，所述的六辐式不锈钢吸热翅片外表面为电镀黑铬，每片翅片夹角为60
°
，共计6片，直射或反射聚焦的太阳光线透过空气集热玻璃管后，一部分直接被六辐式不锈钢吸热翅片吸收，其余太阳光线经第一次反射后被临近的翅片吸收；
[0007]在多曲面反射槽体中采用三支空气集热玻璃管的设计理念，并且三支空气集热玻璃管在多曲面反射槽体内部相对位置具体如下：三根管相互不接触，且相互位置关系为距离玻璃盖板的高度分别为215mm，108.4mm,以及198.4mm；最上方的空气集热玻璃管的圆心距离中心线的距离为60mm,最下方的空气集热玻璃管的圆心位于中心线上，中间的空气集热玻璃管的圆心距离中心线的距离为140mm。
[0008]所述的多曲面反射槽体采用玻璃钢压铸成型，厚度为3.5mm，导热系数为0.4W/(m
·
℃)，并在其内表面贴敷一层厚度为0.6mm的镜面反射铝。该反射槽体质量更轻，保温性能更好。
[0009]所述的多曲面反射槽体开口处采用厚度为5mm的玻璃盖板进行密封。多曲面反射槽体开口宽度为0.66m，玻璃盖板宽度为0.7m。
[0010]所述的空气集热玻璃管由多曲面槽式集热器端口的端头钢板封板支撑并固定，端头钢板封板上方与端头玻璃封板衔接，两端板均与多曲面槽式集热器端口连接并密封。
[0011]所述的空气集热玻璃管采用管径为110～115mm的玻璃管制成，内部设置六辐式不锈钢吸热翅片。其中，所述的六辐式不锈钢吸热翅片外表面为电镀黑铬，每片翅片夹角为60
°
，共计6片，结构示意图如图1a所示。六辐式不锈钢吸热翅片结构优势在于，直射或反射聚焦的太阳光线透过空气集热玻璃管后，一部分直接被六辐式不锈钢吸热翅片吸收，其余太阳光线经第一次反射后被临近的翅片吸收，由于翅片之间的辐射及其与管内空气与对流换热效果，六辐式不锈钢吸热翅片受热更加均匀，加热空气更加高效。对比文件1(免跟踪双集热管多曲面槽式太阳能空气集热器,ZL201510085148.4)中所述的金属孔板卷板而成辐射对流换热增强器，六辐式不锈钢吸热翅片集热效率可提高近10％，更耐腐蚀，且不易老化。图1为本专利技术和文件1中的空气集热玻璃管内吸热结构对比。
[0012]本专利技术在多曲面反射槽体中采用三支空气集热玻璃管的设计理念，并且三支空气集热玻璃管在多曲面反射槽体内部相对位置(如图2所示)是基于蒙特卡罗光线追踪法，采用LightTools光学软件进行优化分析，使得集热器在不同光线接收角下光线接受率最佳。该集热器集热器光线接收角在
±
40
°
内，光学汇聚率可达80％以上。图3为集热器光线接收率随接收角变化规律。与文件1比较，本专利技术能够增加处理的空气流量50％，接收角提高到25
°
以上，同时还因为集热器出风温度更合理而达到减少系统向外界的热量损失的目的。
[0013]所述的大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器与外部风管的连接的方式是通过两侧端头钢板封板与整流箱连接而实现的。其中，整流箱为根据空气动力学原理而设计的空腔，梳理空气由三支集热管合流或分流时造成的乱流，以减小空气流动阻力。
[0014]串接两组所述的免跟踪多曲面多流道槽式太阳能空气集热器的连接方式同相比文件1。
[0015]本专利技术的工作过程如下：
[0016]太阳光投射并透过大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器的玻璃盖板和端头玻璃封板后，一部分太阳光直接投射到三支空气集热玻璃管上，另一部分太阳光通过多曲面反射槽体内表面反射并聚焦到三支空气集热玻璃管上。直射或反射聚焦的太阳光线透过空气集热玻璃管后，一部分直接被六辐式不锈钢吸热翅片吸收，其余太阳光线经第一次反射后被临近的翅片吸收。而加热后的六辐式不锈钢吸热翅片以对流的方式加热流过空气集热玻璃管内的空气。
[0017]对于需要加热的低温空气，需先通过整流箱进入到免跟踪多曲面多流道槽式太阳能空气集热器内，被加热后的热空气通过整流箱与外部风管连接。此外，多曲面太阳能空气集热器可作为单元组件，或是通过中间连接器将单元各组件进行串联连接，或是将单元组件两端与整流箱连接后再并联连接。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]如图4所示，本专利技术所述的大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器安装角度θ应为春分日正午12点时的太阳高度角h1与冬至日上午9点时的太阳高度角h2之间的夹角角平分线与水平面之间的夹角。该集热器在北京安装时，北京地区春分日正午12点时的太阳高度角h1为40.1
°
，冬至日上午9点时的太阳高度角h2为8.2
°
，则安装角度θ为24
°
时，可使其在整个冬季接受到的太阳辐射量几乎不受太阳高度角变化的影响。
[0020]该集热器聚光比为3～5，光学效率0.8。当集热器长度为2m、处理空气流量为0.03～0.06kg/s时，瞬时效率可达67％～74％。与一般单集热管槽式空气集热器比较，本专利技术的
空气集热器加热的空气流量提高了1.5倍，集热效率可提高9％，并且构造简单、维护方便，市场成本下降1/3。图5与图6分别为本专利技术与对比文件1集热器性能测试结果，前者较后者，集热效率提高了11.9％、处理空气流量提高了50％。
附图说明
[0021]图1空气集热玻璃管内吸热结构图理念
[0022]a.本专利技术中的六辐式不锈钢吸热翅片b.对比文件1中的辐射对流换热增强器
[0023]图2三支空气集热玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大接收角多曲面多流道槽式太阳能空气集热器，包括多曲面反射槽体、三支空气集热玻璃管、六辐式不锈钢吸热翅片、玻璃盖板、钢板封板、玻璃封板、整流箱、中间连接器；其特征在于：所述的空气集热玻璃管采用管径为110～125mm的玻璃管制成，内部设置六辐式不锈钢吸热翅片；其中，所述的六辐式不锈钢吸热翅片外表面为电镀黑铬，每片翅片夹角为60
°
，共计6片，直射或反射聚焦的太阳光线透过空气集热玻璃管后，一部分直接被六辐式不锈钢吸热翅片吸收，其余太阳光线经第一次反射后被临近的翅片吸收；在多曲面反射槽体中采用三支空气集热玻璃管的设计理念，并且三支空气集热玻璃管在多曲面反射槽体内部相对位置具体如下：三根管相互不接触，且相互位置关系为距离玻璃盖板的高度分别为215mm，108.4mm,以及198.4mm；最上方的空气集热玻璃管的圆心距离中心线的距离为60mm,最下方的空气集热玻璃管的圆心位于中心线上，中间的空气集热玻璃管的圆心距离中心线的距离为140mm。2.根据权利要求1所述的集热器，其特征在于，所述的多曲面反射槽体采用玻璃钢压铸成型，厚度为3.5mm，导热系数为0.4W/(m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，韩枫涛，郑宏飞，马兴龙，牛笑晨，刘燕燕，宓雪，付浩祺，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：