[發明專利]免跟蹤雙集熱管多曲面槽式太陽能空氣集熱器

有效

• 申請號: 201510085148.4
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104676909B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 陳超;陳紫光;李娜;謝光亞;凌浩恕;張明星;鄭宏飛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/24;F24J2/10;F24J2/46
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及免跟蹤一種雙集熱管的多曲面槽式太陽能空氣集熱器，屬于可再生能源應用領域。

背景技術

在可再生能源中，太陽能以其來源廣泛、使用簡單的特點受到了青睞。然而，由于受太陽運動規律的影響，太陽輻射強度隨時間、地點不同而變化。因此，如何開發高效、簡便的太陽能集熱器成為人們關注的重點。

發明內容

本發明提出了一種免跟蹤雙集熱管多曲面槽式太陽能空氣集熱器，具有加熱空氣量大、集熱效率高、成本低、占用空間小、使用與維護簡單等特點，可廣泛應用于日光溫室、多層或單層建筑太陽能供熱系統。

本發明采用了如下技術方案：

雙集熱管多曲面槽式太陽能空氣集熱器，其特征在于：

所述空氣集熱器的多曲面槽由三層構成，外層為多曲面外保護板，中間為保溫板，內層為多曲面反射板；在所述多曲面槽式集熱器的光學聚焦區域放置兩根空氣集熱管，空氣集熱管由多曲面槽式集熱器端口的端頭鋼板封板支撐并固定，端頭鋼板封板上方與端頭玻璃封板銜接，兩端板均與多曲面槽式集熱器端口連接并密封；放置在所述空氣集熱管內的輻射對流換熱增強器由金屬孔板卷板而成；所述多曲面槽式集熱器槽口采用超白玻璃蓋板并密封；所述多曲面槽式空氣集器與外部風管的連接通過兩側端頭鋼板封板與整流箱連接而實現。

進一步，所述空氣集熱管的管徑為100-110mm。

進一步，所述兩根空氣集熱管圓心上下方向距離為60-65mm、水平方向間距為110-115mm。

進一步，所述輻射對流換熱增強器采用黑色金屬孔板卷板而成。

進一步，所述玻璃板蓋板厚度為8～10mm。

進一步，所述保溫板的厚度為30～70mm、導熱系數λ≦0.06W/(m·℃)。

所述的雙集熱管多曲面槽式太陽能空氣集熱器，其特征在于采用以下方式計算集熱器達到免跟蹤對應的傾斜角度θ：

集熱器光學效率η與偏角ε之間有關系式成立，

η_i＝-0.0034ε_i²+0.0053ε_i+1?????????(1)

式中，η_i——集熱器在i時刻的光學效率也即集熱器入射光線接收率，％；ε_i——i時刻的入射光線偏角(入射光線與鏡面法線夾角)，度；

當集熱器以傾斜角θ安裝時，集熱器開口面接收的太陽輻照總量φ_θ如式(2)，

φθ=∫1nIθi·ηidi---(2)]]>

式中，φ_θ——集熱器以傾斜角θ安裝時在太陽能熱利用期內，共計n個小時，開口面接受的累積有效太陽輻照量，MJ/(㎡·計算期)；θ——集熱器安裝傾斜角，鏡面法線與水平面夾角，度；i——計算時刻，i＝1～n，h；I_θi——i時刻傾斜角為θ的集熱器表面法線方向上的太陽輻照量，W/㎡。

根據式(2)計算得到對應不同傾斜角θ的集熱器在整個太陽能熱利用期內累積有效太陽輻照量φ_θ，其中最大值φ_θmax，所對應的傾斜角度θ即選定為集熱器免跟蹤傾斜角。

本發明可將投射并透過玻璃蓋板和端頭玻璃封板的太陽光，通過多曲面槽式反射板反射并聚焦到兩支空氣集熱管上，被反射或投射到空氣集熱管上的太陽光透過空氣集熱管或直接、或通過輻射對流換熱增強器加熱流過空氣集熱管內的空氣。

本發明的工作過程如下：