[發明專利]一種腔體式太陽能平板集熱器及其系統

有效

• 申請號: 202010716928.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111854180B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 凌祥;杜明勝;王航;李云媛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F24S10/50
• 分類號: F24S10/50;F24S10/75;F24S10/95;F24S40/70;F24S60/00;F24S70/225;F24S80/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

1.一種腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：包括水流管、冷凝腔、儲熱腔、回液管、蒸發器、集液腔和相變工質，所述水流管穿過所述儲熱腔和所述冷凝腔的中軸線，所述儲熱腔位于所述冷凝腔的兩端，所述儲熱腔通過橫穿所述冷凝腔的兩根連通管相連通，所述蒸發器一端連接所述冷凝腔，一端連接所述集液腔，所述回液管設置于所述蒸發器的背陽面，其進口對稱分布于所述冷凝腔底部兩端且低于冷凝腔底部內表面，出口對稱分布于所述集液腔背陽中心水平面，所述相變工質分布在所述冷凝腔、回液管、蒸發器和集液腔中。

2.根據權利要求1所述的太陽能平板集熱器，其特征在于：所述水流管為導熱性能良好的鋁合金管，所述水流管上半部分外表面為復合表面，下半部分外表面為光滑疏液表面，所述復合表面為親液表面與光滑疏液表面復合，所述親液表面為微納米粗糙結構，經過低能物質修飾后形成所述光滑疏液表面，所述水流管兩個接口處焊接密封法蘭。

3.根據權利要求1所述的太陽能平板集熱器，其特征在于：所述冷凝腔上部留置一個與回液管進口同中軸線的相變工質充裝口，下部留置兩個回液管接口，斜下方設有焊接所述蒸發器的槽道，兩端與所述儲熱腔共用中間隔板。

4.根據權利要求1所述的太陽能平板集熱器，其特征在于：所述儲熱腔與所述冷凝腔外徑相同，上部留置一個相變儲能材料充注口，內部充注一定量的相變儲能材料，兩側儲熱腔端板與所述儲熱腔和水流管焊接密封，中間隔板與所述冷凝腔、儲熱腔、水流管和連通管焊接密封，與所述冷凝腔外表面一起均涂覆冷凝腔絕熱涂層及覆蓋一層冷凝腔保溫層，所述相變儲能材料在太陽能平板集熱器工作溫度范圍內的相態為固態和液態，包括石蠟、三水合醋酸鈉或聚乙二醇。

5.根據權利要求1所述的腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：所述回液管內部具有一塑料層，所述塑料層為塑料軟管或塑料薄膜，所述塑料層外表面涂覆回液管絕熱涂層及包裹一層回液管保溫層。

6.根據權利要求1所述的腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：所述蒸發器設有中間板和下部板，所述中間板上表面涂覆太陽能選擇性吸收涂層，并在太陽能選擇性吸收涂層外側緊密貼合一塊鋼化玻璃，所述中間板與下部板之間釬焊鋁翅片和鋁棒，所述下部板下表面涂覆蒸發器絕熱涂層，并在蒸發器絕熱涂層外覆蓋一層蒸發器保溫層。

7.根據權利要求6所述的腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：所述鋁翅片為平直多孔型翅片，高度超過相變工質充裝量的最大高度且低于中間板的高度，鋁翅片的相變工質蒸發通道為正方形，且各相變工質蒸發通道通過多孔相通，鋁棒為泡沫鋁材料加工而成的棒體，直徑與鋁翅片高度相差一個翅片厚度，鋁棒穿入鋁翅片與中間板組成的相變工質蒸發通道內且與中間板釬焊在一起，鋁翅片與下部板組成的相變工質蒸發通道內不插入鋁棒。

8.根據權利要求1所述的腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：所述集液腔水平方向留置兩個回液管接口，斜上方為焊接蒸發器的槽道，集液腔端板焊接密封，外表面涂覆集液腔絕熱涂層及覆蓋一層集液腔保溫層。

9.根據權利要求1所述的腔體式太陽能平板集熱器，其特征在于：所述相變工質可以為乙醇、氨、氟利昂等相變材料，液態相變工質從冷凝腔相變工質充裝口真空充裝于太陽能平板集熱器內，太陽光經太陽能選擇性吸收涂層轉為熱能傳遞至蒸發側內的相變工質，相變工質吸熱氣化上升至冷凝腔，與冷水通過水流管進行熱量交換，相變工質冷凝后經回液管回流至集液腔，完成物質循環和熱量傳遞。

10.一種腔體式太陽能平板集熱系統，其特征在于：若干個權利要求1-9之一所述的太陽能平板集熱器通過水流管的密封法蘭實現串聯、并聯或串、并聯組合連接，所述太陽能平板集熱系統中每個太陽能平板集熱器內的相變工質相互獨立，水通過水流管流經所有的太陽能平板集熱器，以達到更高的溫度或更大的熱水產量。