太阳能集热器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于加热待加热液体(600)的太阳能集热器，包括：隔热主体(1)，透光屏障(2)；蓄热器(3)，所述蓄热器包括蓄热材料(30)，以及换热器(5)，所述换热器被设计成用于将热能从所述蓄热材料传递到所述待加热液体(600)，其中所述换热器(5)是通过模锻金属片的堆积形成的，以及其中所述蓄热材料由包括基于水凝胶和胶凝剂的盐溶液的相变材料形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能热技术，特别涉及为将太阳能转化为热能而设计的设备，并且能够用于加热水，特别是住宅或工业用水。
技术介绍
已知一种由具有透光(透明)玻璃和吸光涂层的水缸形式的主体构成的太阳能集热器(参见例如文件RU 2’108’520)。这种集热器具有以下缺点：水被通过吸光涂层的阳光加热，但是缺乏蓄热能力。现有技术中还已知一种由具有盖子的隔热主体构成的太阳能集热器，盖子包括透光玻璃和波纹状内壁。主体的底部与波纹状内壁之间的区域被相变材料(例如石蜡)形式的蓄热材料填充。通过流式换热器(例如加热线圈)将水供应到热能收集器，以便与蓄热材料交换热能(参见例如文件RU 2’230’263和CN 101285622)。参考图7，根据现有技术的集热器包括下列重要特征：隔热主体1、流式换热器5(用于加热水)、透光玻璃2、选择性吸光材料4、相变材料形式的蓄热器3、用于水流循环的供液管道6和导热元件。但是，在上述现有太阳能集热器中，热能R首先被水吸收。当存在过多的阳光时，多余的能量加热并熔化相变材料(蓄热器3)，即热能被累积。当没有阳光时，水被相变材料结晶时所辐射的热能加热。根据另一实施例，太阳能R首先被选择性吸光材料吸收，然后选择性吸光材料将热能传递到相变材料。集热器内部的金属肋可以使热能从相变材料过渡到水，其加强传热。此外，蓄热材料(如石蜡)不具有长时间保持热能的能力并且通过热传递、对流和散发损失热能。还必须注意的是，水箱的容积的计算所基于的条件是不允许水箱中收集的水过热，即不能将水加热到100℃或以上。换言之，考虑水的实际比热和最大容许温度100℃，用加热器从热源接收到的能量的最大值(引入强度指标)来计算水箱的容积。接下来是太阳能集热器计算的一个示例。对于最大每日太阳能隔绝量为17MJ/m2的区域而言，集热器的容量(capacity)等于：17,000,000J/4190J/kg/K/80g x K＝50.75l/m2。这意味着，如果太阳能集热器的效率为100％，则一平方米将足以将50.75l的水加热到80℃。因此，对应于太阳能集热器的每一平方米的吸收表面，水箱必须保持至少50.75l的水。但是在实际当中，太阳能集热器的效率不大于40-70％。因此，具有2m2的吸收表面积的太阳能集热器需要至少71.5l的蓄热水箱。为了吸引购买者，通常将该容积增大到100-150l。结果是显而易见的：水箱中的较大的水的体积需要较多的热量；因此，要么是水不被加热到所需温度，要么是需要额外的热源(例如气体加热器或者电加热器)。另一方面，即使是在最高条件(炎热晴朗的天气)下，当水仅被阳光加热就能达到所需温度时，用户不能有效地使用该体积的加热水，因为热水通过取代相等体积的冷水从收集加热器排出，即热水与冷水混合。因此，从100l集热器只排出30l加热到58℃的水并且用20℃的自来水来取代它导致温度下降到46.6℃。接下来的30l的使用导致温度下降到42℃。为了消除这一缺点，制造商采用了各种结构装置，例如逐层填充、在主水箱内部安装另外的水箱(以实现对流换热)等等。但是，它们都有共同的缺点：在加热过程中，热量随着材料的内能的增加(对水进行加热)而积蓄。换言之，能量积蓄线性依赖于材料的温度。除了这个主要缺点之外，根据现有技术的集热器还要忍受来自于水的不溶性盐的沉淀，因为热水器内部的条件有利于晶体的生长，产生严重的细菌问题：有害细菌的菌落在暖处发育、其壁上的多孔沉淀物等等。此外，这些沉淀物是换热效率显著下降的原因：当能量消耗增加时，效率下降。如果水箱不定期排水的话，水箱中的水可能会过热。这会导致水箱和主要热载体供给管道中的压强增加，这常常造成故障。只有主要地改变蓄热式加热器的结构，才能消除它们的这些一般性问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种避免上述缺点的新颖的太阳能集热器。更特别地，本专利技术的目的在于改进流式太阳能集热器的设计，以降低蓄热以及水加热的过程中的热损失，从而提高太阳能的利用率。问题的解决方案该目的是通过根据所附权利要求1的太阳能集热器来实现的。有利但可选地，本专利技术包括下列特征至少其中之一：-蓄热器的至少一个表面涂覆有选择性吸光材料，-蓄热材料包括具有胶凝剂的蒸馏水中的乙酸钠溶液(乙酸盐三水合物)，-胶凝剂包括羧甲基纤维素(CMC)的溶液和/或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的溶液和/或十二烷基聚氧乙醚硫酸钠的溶液和/或角叉菜胶，-蓄热材料包括高系数热膨胀材料的涂层，-高系数热膨胀材料包括石蜡。本专利技术的有利效果本专利技术实质上是基于作为相变材料的基于水凝胶和胶凝剂的盐溶液与堆积的导热模煅金属片的组合，以便构成换热器装置。根据本专利技术的太阳能集热器确保了以下特性：-首先，蓄热器的表面以高效率来吸收阳光，这导致更多的热能被传递到相变材料；-其次，其改善了蓄热器和流式换热器元件之间的对流传热。作为结果，热损失得到减小，并且能够实现高效的集热器。附图说明图1a表示根据本专利技术的实施例的太阳能集热器的示意性概貌；图1b表示图1a的太阳能集热器的侧向横截面；图2a和图2b表示根据本专利技术的特殊实施例的太阳能集热器内部结构；图3a、图3b和图3c表示根据本专利技术的特殊实施例的太阳能集热器内部结构；图4a和图4b表示根据本专利技术的另一实施例的太阳能集热器；图5表示根据本专利技术的特殊实施例的被设计成放在窗户内的太阳能集热器；图6表示根据本专利技术的特殊实施例的被设计成放在屋顶上的太阳能集热器；图7表示根据现有技术的太阳能集热器。具体实施方式参考图1a和图1b，根据本专利技术的特殊实施例的太阳热能收集器C包括具有透光玻璃2的隔热主体1。主体1包括供液管道6，更特别地包括入口管道60和出口管道62，将诸如水的待加热液体提供给太阳能集热器C。更特别地，待加热液体通过管道60进入太阳能集热器主体1，在主体1内进行加热，然后通过管道62离开。其可以用在家用或者工业领域中。蓄热器块3设置在主体1内部。蓄热器块3填充有蓄热材料30。蓄热器3包括选择性吸光涂层4。蓄热器与流式换热器5协同工作，待加热液体通过流式换热器流动。涂层4是由具有高吸收系数和低反射系数的材料制成的(例如可以使用黑铜或乌铜)。蓄热器3液压连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.04 UA 2009-04252;2009.06.30 UA PCT/UA2009/1.一种用于加热待加热液体(600)的太阳能集热器，包括：
-隔热主体(1)，
-透光屏障(2)，
-蓄热器(3)，所述蓄热器包括蓄热材料(30)，以及
-换热器(5)，所述换热器被设计成用于将热能从相变材料传递
到所述待加热液体(600)，
其中所述换热器(5)是通过模锻金属片的堆积形成的，以及其中
所述蓄热材料包括基于水凝胶和胶凝剂的盐溶液。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中所述蓄热器(3)
的至少一个表面涂覆有选择性吸光材料(4)。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能集热器，其中所述蓄热材料
包括具有胶凝剂的蒸馏水中的乙酸钠溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·弗拉德斯拉沃维奇，
申请(专利权)人：S发展公司，
类型：发明
国别省市：