專利名稱：反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能集熱技術(shù)、相變蓄能技術(shù)、強(qiáng)化傳熱及熱管技術(shù)的一 種新型中高溫太陽(yáng)能集熱裝置，屬于太陽(yáng)能、蓄能裝置制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源和環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今世界的兩大熱點(diǎn)問(wèn)題。可再生能源和清潔新能源的開(kāi) 發(fā)、利用已成為世界各國(guó)關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能是資源最為豐富的可再生清 潔能源，各國(guó)政府、研究機(jī)構(gòu)都在研究和開(kāi)發(fā)其有效利用的技術(shù)和設(shè)備。我國(guó)政府一直非常關(guān)注新能源和可再生能源發(fā)展問(wèn)題，1995年制定的《1996-2010年新能 源和可再生能源發(fā)展綱要》，2001年制定和頒布的《新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃"十五"規(guī)劃》以及2005年制定的《中華人民共和國(guó)可再生能源法》都鼓勵(lì) 單位和個(gè)人安裝和使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽(yáng)能光 伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽(yáng)能利用系統(tǒng)。目前建筑消耗的能源占我國(guó)商品能源的21 24%，發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗一般占 總能耗的l/3左右。在建筑能耗中，除供暖外的一般性非住宅民用建筑(辦公室、 中小型商店、學(xué)校等)能耗,主要是照明、空調(diào)和辦公室電器等，約占民用建筑總 能耗的14 16%;另外， 一些大型公共建筑(高檔寫(xiě)字樓、星級(jí)酒店、大型購(gòu)物中 心等)，雖然此部分建筑總面積不足民用建筑總面積的5%,但此部分建筑能耗占民 用建筑總能耗的12 14%,其中空調(diào)用電占50 60%。傳統(tǒng)制冷空調(diào)系統(tǒng)在能源壓力下必需尋找新的出路，研究新的空調(diào)系統(tǒng)、利 用可再生能源作為新空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)力將是徹底解決空調(diào)、能源、環(huán)境三者矛盾的 根本出路。研究新型太陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)制冷空調(diào)系統(tǒng)將對(duì)提高人類生活質(zhì)量，降低傳 統(tǒng)化石能源的消耗，實(shí)現(xiàn)人和自然的協(xié)調(diào)發(fā)展起到積極的作用。而要使太陽(yáng)能熱 驅(qū)動(dòng)制冷空調(diào)系統(tǒng)真正進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域，就必須首先解決太陽(yáng)能中高溫集熱問(wèn)題， 傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器遠(yuǎn)不能滿足這些新型太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)對(duì)熱品質(zhì)的需求，
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提出一種反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱 器，解決太陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)制冷空調(diào)系統(tǒng)需要較高太陽(yáng)能集熱溫度問(wèn)題，達(dá)到提高太 陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)制冷空調(diào)系統(tǒng)的熱效率目的。技術(shù)方案本實(shí)用新型的反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器包括集熱水箱、拋物反射板、真空集熱管、碳鋼一水熱管、翅片、蓄熱容器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，接頭；其 中，在真空集熱管內(nèi)設(shè)有碳鋼一水熱管，在碳鋼一水熱管的外壁上設(shè)有翅片，碳 鋼一水熱管的冷凝段位于集熱水箱內(nèi)，真空集熱管通過(guò)蓄熱容器內(nèi)的相變材料與 碳鋼一水熱管的蒸發(fā)段連接，通過(guò)接頭與集熱水箱連接，拋物反射板固定在轉(zhuǎn)動(dòng) 軸上并位于真空集熱管的背光側(cè)。真空集熱管的背光側(cè)裝有可旋轉(zhuǎn)拋物反射板。 在真空集熱管與碳鋼一水熱管之間設(shè)有中高溫相變材料。太陽(yáng)光通過(guò)反射板聚焦在真空集熱管上，真空集熱管的內(nèi)管外表面吸收太陽(yáng) 輻射進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)化，其熱量被熱蓄熱容器中赤糖醇相變材料吸收，碳鋼一水熱管 蒸發(fā)段內(nèi)的液態(tài)水吸收相變材料凝固釋放的潛熱后蒸發(fā)，水蒸氣在熱管冷凝段凝 結(jié)放熱加熱集熱水箱內(nèi)的水；采用熱管作為熱傳遞媒介可以實(shí)現(xiàn)無(wú)溫差傳熱提高 集熱效率；可旋轉(zhuǎn)拋物面反射板可跟蹤太陽(yáng)光入射方向最大程度實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光聚焦 作用提高集熱溫度；相變蓄熱介質(zhì)的使用克服了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的周期變化實(shí)現(xiàn)了 穩(wěn)定熱流輸出。采用可旋轉(zhuǎn)拋物面反射板進(jìn)行一維轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光的入射角度的變化，使太 陽(yáng)能集熱器的反射板從早到晚都能正對(duì)太陽(yáng)的入射方向，達(dá)到最大程度捕集太陽(yáng) 光的作用，提高了集熱溫度。利用真空集熱管進(jìn)行吸熱，有利于從各方向吸收來(lái) 自反射板的太陽(yáng)光，并降低熱的對(duì)流和導(dǎo)熱損失。利用蓄熱容器內(nèi)的相變材料進(jìn) 行蓄熱，克服了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的周期變化，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定熱流輸出。利用帶翅片的 碳鋼一水熱管增強(qiáng)了蓄熱容器與熱管之間的換熱，同時(shí)在蓄熱容器和集熱水箱之 間進(jìn)行無(wú)溫差傳熱，提高集熱效率。有益效果本實(shí)用新型的有益效果是1、 可旋轉(zhuǎn)拋物反射板實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)光的適時(shí)跟蹤聚焦功能；2、 相變蓄熱容器的使用克服了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度周期變化對(duì)熱流輸出的影響，實(shí) 現(xiàn)穩(wěn)定熱流輸出；3、 采用熱管作為熱傳遞媒介可以實(shí)現(xiàn)蓄熱容器和集熱水箱間無(wú)溫差傳熱提高集熱效率。

圖1是本實(shí)用新型的熱管式聚焦蓄能型中高溫太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的局部放大示意圖。圖3是本實(shí)用新型的熱管式聚焦蓄能型中高溫太陽(yáng)能集熱器的拋物反射板旋 轉(zhuǎn)示意圖。圖4是圖3的局部放大示意圖。其中有集熱水箱l;拋物反射板2;真空集熱管3、內(nèi)管31、外管32;碳鋼一水熱管4、凝段41、蒸發(fā)段42;翅片5;蓄熱容器6;轉(zhuǎn)動(dòng)軸7;接頭8;導(dǎo) 軌9;冷相變材料X。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的熱管式聚 焦蓄能型中高溫太陽(yáng)能集熱器由集熱水箱l;拋物反射板2;真空集熱管3;碳鋼一水熱管4;翅片5;蓄熱容器6;轉(zhuǎn)動(dòng)軸7;接頭8組成。其中，在真空集熱管3內(nèi)設(shè)有碳鋼一水熱管4，在碳鋼一水熱管4的外壁上設(shè)有翅片5，碳鋼一水熱管 4的一端位于集熱水箱1內(nèi)，真空集熱管3通過(guò)接頭8與集熱水箱1連接，拋物 反射板2固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上并位于真空集熱管3的背光側(cè)。真空集熱管3由內(nèi)管 31和外管32組成。在真空集熱管3與碳鋼一水熱管4之間設(shè)有中高溫相變材料X。太陽(yáng)光通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)拋物反射板2聚焦在真空集熱管3的內(nèi)管31上,真空集熱 管3的內(nèi)管31外表面涂有選擇性吸收涂層能最大限度吸收太陽(yáng)能而降低輻射熱損 失，由于反射板2能夠跟蹤太陽(yáng)光入射角度的變化進(jìn)行一維旋轉(zhuǎn)，使真空集熱管 3自早到晚能最大程度吸收太陽(yáng)光輻射。同時(shí)由于集熱面面積相對(duì)反射面面積來(lái) 說(shuō)非常小，并且采用真空隔熱技術(shù)使得該新型太陽(yáng)能集熱器散熱損失降到最低， 為中高集熱溫度得以實(shí)現(xiàn)提供條件。在真空集熱管3和碳鋼-水導(dǎo)熱熱管4間存在填充有中高溫相變材料X (赤糖 醇)的蓄熱容器6，由于該相變蓄熱容器6是通過(guò)固一液溶解從集熱管吸收熱量， 通過(guò)液一固凝固放熱給熱管4蒸發(fā)段42，從而在集熱管3和熱管4蒸發(fā)段42間 實(shí)現(xiàn)了無(wú)溫差傳熱，減少熱損失。另外相變蓄熱介質(zhì)X的使用可以在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高時(shí)蓄熱，在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度弱時(shí)放熱克服了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的周期變化對(duì)熱流輸 出的影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定熱流輸出。碳鋼一水熱管4將從蓄熱容器6內(nèi)吸收的相變潛熱釋放到集熱水箱1中加熱 其中的液態(tài)水。其原理為，碳鋼一水熱管4的蒸發(fā)段42內(nèi)的液態(tài)水吸收蓄熱容器 6內(nèi)相變材料X凝固釋放的潛熱進(jìn)行液一汽蒸發(fā)，之后水蒸氣上行到冷凝段41進(jìn) 行汽一液凝結(jié)放熱加熱集熱水箱l內(nèi)的水。為了強(qiáng)化熱管4與蓄熱容器6內(nèi)相變 材料X之間的傳熱作用，在熱管外表面安裝有圓形翅片5。采用熱管4作為熱傳 遞媒介可以實(shí)現(xiàn)蓄熱容器6和集熱水箱1間無(wú)溫差傳熱提高集熱效率。本實(shí)用新型的反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器采用可跟蹤太陽(yáng)入射角的反 射板最大程度實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光聚焦；在真空集熱管上涂有選擇性吸收涂層能顯著提 高光熱轉(zhuǎn)化效率，減少輻射散熱損失；在蓄熱容器和熱管內(nèi)的固一液和液一汽二 級(jí)相變傳熱，能高效加熱集熱水箱內(nèi)液態(tài)水。
權(quán)利要求1、一種反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器，其特征在于該裝置包括集熱水箱(1)、拋物反射板(2)、真空集熱管(3)、碳鋼-水熱管(4)、翅片(5)、蓄熱容器(6)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(7)，接頭(8)；其中，在真空集熱管(3)內(nèi)設(shè)有碳鋼-水熱管(4)，在碳鋼-水熱管(4)的外壁上設(shè)有翅片(5)，碳鋼-水熱管(4)的冷凝段(41)位于集熱水箱(1)內(nèi)，真空集熱管(3)通過(guò)蓄熱容器(6)內(nèi)的相變材料(X)與碳鋼-水熱管(4)的蒸發(fā)段(42)連接，通過(guò)接頭(8)與集熱水箱(1)連接，拋物反射板(2)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸(7)上并位于真空集熱管(3)的背光側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器，其特征在于真 空集熱管(3)的背光側(cè)裝有可旋轉(zhuǎn)拋物反射板(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器，其特征在于在 真空集熱管(3)與碳鋼一水熱管(4)之間設(shè)有中高溫相變材料(X)。
專利摘要反射板聚焦蓄能管型太陽(yáng)能集熱器可提高太陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)制冷空調(diào)系統(tǒng)的熱效率；太陽(yáng)光通過(guò)反射板聚焦在真空集熱管上，真空集熱管的內(nèi)管外表面吸收太陽(yáng)輻射進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)化，其熱量被熱蓄熱容器中赤糖醇相變材料吸收，碳鋼-水熱管蒸發(fā)段內(nèi)的液態(tài)水吸收相變材料凝固釋放的潛熱后蒸發(fā)，水蒸氣在熱管冷凝段凝結(jié)放熱加熱集熱水箱內(nèi)的水；采用熱管作為熱傳遞媒介可以實(shí)現(xiàn)無(wú)溫差傳熱提高集熱效率；可旋轉(zhuǎn)拋物面反射板可跟蹤太陽(yáng)光入射方向最大程度實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光聚焦作用提高集熱溫度；相變蓄熱介質(zhì)的使用克服了太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的周期變化實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定熱流輸出。
文檔編號(hào)F24J2/12GK201166472SQ200820031070
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者張小松, 彭冬根 申請(qǐng)人:東南大學(xué)