[發(fā)明專利]一種用于智慧社區(qū)的太陽能集熱器及其供暖系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911039468.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110906430A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦俊一;曹金玲
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶特斯聯(lián)智慧科技股份有限公司
• 主分類號: F24D15/02
• 分類號: F24D15/02;F24S60/10;F28D20/02
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 李小朋

本發(fā)明提供了一種用于智慧社區(qū)的熱效率高的太陽能集熱器及其供暖系統(tǒng)，集熱器包括透明前蓋板、后殼、吸熱層、位于吸熱層下方并與其緊密接觸的導熱管，后殼上設(shè)有保溫結(jié)構(gòu)，保溫結(jié)構(gòu)緊貼吸熱層并包裹導熱管，透明前蓋板和吸熱層之間設(shè)置有多孔高透光材料層，保溫結(jié)構(gòu)包括相變儲能層以及保溫層，相變儲能層貼合在吸熱層后方并包覆導熱管，保溫層設(shè)置在相變儲能層和后殼之間；設(shè)置的多孔高透光材料層不妨礙太陽能的吸收，多孔材料相比格柵更能夠降低空氣的對流和熱量散失；相變儲能材料通過融化的物相變化，從吸熱層吸收熱量并實現(xiàn)儲能，減少吸熱層的熱量散失；夜間溫度降低后，相變材料由吸熱轉(zhuǎn)為釋熱，對導熱管起到供熱、維持溫度、防凍等多方面的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智慧社區(qū)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于智慧社區(qū)的具有高熱效率的太陽能集熱器及其供暖系統(tǒng)。

背景技術(shù)

智慧社區(qū)是以先進的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、智能化自動控制技術(shù)以及各種新設(shè)施新材料技術(shù)來構(gòu)建人類居住生活的社區(qū)空間，達到舒適、安全、節(jié)能、環(huán)保的理念。

供暖系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)都是社區(qū)必備的基礎(chǔ)設(shè)施。通過燃燒化石能源實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)不但能耗大，而且增加了空氣污染，不符合智慧社區(qū)的要求。而太陽能集熱實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)則充分體現(xiàn)了智慧社區(qū)的理念，因此，越來越多的新興智慧社區(qū)鋪設(shè)了基于太陽能集熱的供暖和熱水循環(huán)系統(tǒng)。

太陽能集熱器用于吸收太陽能，是智慧社區(qū)供暖和熱水系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。傳統(tǒng)的太陽能集熱器包括透明前蓋板、后殼、吸熱層、位于吸熱層下方并與其緊密接觸的導熱管，導熱管內(nèi)流動導熱介質(zhì)(例如水)，保溫結(jié)構(gòu)緊貼吸熱層并包裹導熱管以防止熱量散失。

由于保溫結(jié)構(gòu)的存在，吸熱層吸收的太陽能熱量從后部散失的占比很小，但是為了透光，前蓋板和吸熱層之間只有空氣，沒有防止熱量散失的結(jié)構(gòu)，導致散失熱量中80％以上的占比是從前蓋板散失的。經(jīng)過熱力學分析，在前蓋板散失熱量過程中，空氣對流是熱量散失的主要方式，因此要想辦法降低前蓋板和吸熱層之間空氣的對流性。針對以上問題，有的現(xiàn)有技術(shù)提出在前蓋板安裝蜂窩格柵，把前蓋板和吸熱層之間的空間分隔，降低對流，但是這種方式增加了前蓋板的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和制造難度，且容易損壞。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中影響熱效率的另一個因素就是導熱管一般無法將吸熱層的熱量全部傳導，熱量傳導不及時也會導致散失增大；另外，夜間不能吸收太陽能，導熱管內(nèi)介質(zhì)溫度明顯降低，對供暖不利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于智慧社區(qū)的熱效率高的太陽能集熱器及其供暖系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中前蓋板和吸熱層之間只有空氣，沒有防止熱量散失的結(jié)構(gòu)，導致散失熱量中80％以上的占比從前蓋板散失；導熱管無法將吸熱層的熱量全部傳導，熱量傳導不及時導致散失增大；另外，夜間不能吸收太陽能，導熱管內(nèi)介質(zhì)溫度明顯降低，對供暖不利的技術(shù)問題；本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見下文闡述。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種熱效率高的太陽能集熱器，包括透明前蓋板、后殼、吸熱層、位于吸熱層下方并與其緊密接觸的導熱管，所述后殼上設(shè)有保溫結(jié)構(gòu)，保溫結(jié)構(gòu)緊貼吸熱層并包裹導熱管，所述透明前蓋板和吸熱層之間設(shè)置有多孔高透光材料層，所述保溫結(jié)構(gòu)包括相變儲能層以及保溫層，所述相變儲能層貼合在吸熱層后方并包覆導熱管，所述保溫層設(shè)置在相變儲能層和后殼之間。

可選地，多孔高透光材料層的材料為通過溶膠-凝膠法制備的多孔納米晶TiO₂薄膜。

可選地，相變儲能層的材料為低溫相變儲能材料。

可選地，低溫相變儲能材料為Na₂HP0₄·xH₂0/淀粉接枝丙烯酸鈉儲熱材料或Na₂HP0₄·xH₂0/聚丙烯酸鈉儲熱材料。