一种太阳能空气集热系统的制作方法

本发明涉及太阳能供热系统，尤其涉及一种太阳能空气集热系统。
背景技术：
：传统的太阳能空气集热器多使用拼装式平板型空气集热器，产生的热风用途及其有限，利用率低，能量损耗大，运用范围小，不利于推广使用。太阳能作为免费的自然能源，其实存在很大的局限性，如何收集到足够的能量并持续用于加热干燥是最重要的关键。太阳能的收集取决于集热器，而当前市场上的集热器所能收集的热量都是一定的，在有限的集热面积面前，收集热能遇到了瓶颈，如何更加有效的利用热能便成为了当今光热行业关注的重点。技术实现要素：本发明旨在提供一种太阳能空气集热系统，以解决上述提出问题。本发明的实施例中提供了一种太阳能空气集热系统，包括平板集热器、智能控制柜和烘房，所述平板集热器铺设在所述烘房顶部，所述平板集热器由上至下依次为透光板、吸热板、保温镀铝膜以及保温苯板，所述平板集热器和所述烘房之间通过第一引风管和第二引风管连通，所述第一引风管内设置有一引风机，所述平板集热器内设置有第一温度探头，所述烘房内设置有第二温度探头和湿度探头，所述第一温度探头、所述第二温度探头和所述湿度探头均与所述智能控制柜连接；所述湿度探头为一种基于复合纳米纤维的湿敏传感器，该湿敏传感器为厚膜型，采用Al2O3陶瓷基板为衬底，在该陶瓷基板上设有插指电极，插指电极上设有敏感薄膜，所述的敏感薄膜为ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子的混合物。本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明的平板集热器的设计吸光率强、折射率低，使得太阳热能更有效的被收集利用，整体的构造又尽可能得减少了热能的损耗，热效率高，同时湿敏传感器灵敏度高、响应恢复时间短。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。附图说明利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1为本发明所述太阳能空气集热系统的侧视图；图2为本发明所述太阳能空气集热系统的俯视图；图3为本发明所述湿敏传感器的剖面结构示意图；其中，1、烘房；2、智能控制柜；3、透光板；4、吸热版；5、保温镀铝膜；6、保温苯板；7、第一引风管；8、第二引风管；9、引风机；10、第一温度探头；11、第二温度探头；12、湿度探头，13、Al2O3陶瓷基板，14、插指电极，15、敏感薄膜。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。本发明的实施例涉及一种太阳能空气集热系统，参见图1、图2所示，一种太阳能空气集热系统，包括平板集热器、智能控制柜2和烘房1，所述平板集热器铺设在所述烘房1顶部，所述平板集热器由上至下依次为透光板3、吸热板4、保温镀铝膜5以及保温苯板6，所述平板集热器和所述烘房1之间通过第一引风管7和第二引风管8连通，所述第一引风管7内设置有一引风机9，所述平板集热器内设置有第一温度探头10，所述烘房1内设置有第二温度探头11和湿度探头12，所述第一温度探头10、所述第二温度探头11和所述湿度探头12均与所述智能控制柜2连接。由所述平板集热器采集太阳能，利用所述引风机9在所述平板太阳能集热器和所述烘房1之间通过所述第一、第二引风管7，8强制循环，将所述平板太阳能集热器采集到的太阳热能不断地传给所述烘房1，当所述烘房1内的温度达到某一设定值T2后，所述智能控制器2自动关闭所述引风机9，停止所述平板集热器内T1(T1≥T2)温度的空气继续进入所述烘房1，同时所述烘房1内的所述湿度探头，严格控制所述烘房内1的温湿度。为了更好的检测烘房1内的的湿度，本发明所述的湿度探头12为一种基于复合纳米纤维的湿敏传感器，其具有快速的响应能力。图3为本发明所述湿敏传感器的剖面结构示意图，该湿敏传感器为厚膜型，采用Al2O3陶瓷基板11为衬底，在该陶瓷基板13上设有插指电极14，插指电极14上设有敏感薄膜15，该敏感薄膜15厚度为0.3mm。所述的敏感薄膜为ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子的混合物；具体的，上述ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子的质量比为15:11:1。现有技术中，单一的某类材料有时并不能完全满足湿敏传感器的要求，如灵敏度不高、响应恢复时间较长、稳定性不高等，针对上述技术问题，本发明所述的湿度传感器中敏感薄膜基于复合纳米纤维材料，产生了意料不到的技术效果，使得传感器的灵敏性能大幅提高。其中，氧化锆是一种化学性质稳定的金属氧化物，其对碱溶液及许多酸溶液都具有足够的稳定性。氧化锆与某些物质复合会在不同条件下产生湿敏性能，现有技术中，可以将氧化锆用于湿敏传感器的敏感材料；如在ZrO2湿敏压片中掺入8mol％Y2O3作稳定剂，同时在压片同一平面上印刷三个Pt电极，将ZrO2湿敏压片在1500℃下煅烧后形成湿敏传感器。然而，现有技术中，如上述的基于ZrO2薄膜的湿敏传感器存在着灵敏度较低、响应恢复速度较慢、稳定性较差等缺点。合成纳米结构已成为提高传感器性能的主要途径之一，如纳米纤维、纳米线、纳米带、纳米管等，得益于纳米材料优异的结构性能，将敏感物质制备成为纳米材料进而发挥传感性能是一个主要的研究方向。基于上述，本发明所述的湿度敏感材料在结构方面，基于纳米纤维，该纳米纤维是采用静电纺丝法制备的，静电纺丝法的原理是利用高压电场将一定粘稠度的溶液喷射成膜状、薄纸状或纤维状，该技术制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、纤维直径均匀等优点，特别是用于湿敏领域时，其能够提高敏感材料的吸附能力和提高敏感性能；本发明所述的湿度敏感材料在成分方面，基于氧化锆和氧化钛，如上所述，并通过控制质量比及掺杂量，产生了意料不到的技术效果，使得传感器的灵敏性能大幅提高。上述敏感薄膜的形成过程为：1)、利用静电纺丝法制备ZrO2复合纳米纤维；2)、利用静电纺丝法制备TiO2复合纳米纤维；3)、按照质量比例，将上述ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子混合，然后在700℃煅烧5h，研磨均匀，滴入去离子水形成浆料，再继续研磨均匀，将该浆料涂覆在Al2O3陶瓷基板，干燥老化后，即得所述敏感薄膜。本发明技术方案中，创造性的将ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维结合作为湿敏敏感材料，经过煅烧后，形成异质结构，两者相互抑制晶粒生长；并且通过添加NiO纳米粒子作为造孔剂和稳定剂，同时静电纺丝制备的上述纳米纤维都是由小晶粒组成，克服了粉体材料的易团聚现象，改变了材料的微结构，取得了意料不到的技术效果，使得该湿敏传感器的灵敏度大大提高，并缩短了响应恢复时间。上述的ZrO2复合纳米纤维中掺杂有KCl和ZnO，掺杂质量分别为3％、2％。所述ZrO2复合纳米纤维的制备过程为：S1、制备纺丝液：将1.2g的聚乙烯吡咯烷酮和6g的八水合氧氯化锆溶于20ml无水乙醇和7ml去离子水的混合溶液中，然后加入KCl和ZnO粉末，强力搅拌12h后，氧氯化锆完全溶解，得到纺丝液；S2、静电纺丝：采用静电纺丝法制备ZrO2复合纳米纤维，静电纺丝参数设置：喷丝头与收集器之间距离为12cm，工作电压为19kV，纺丝速率为0.4ml/h。优选地，上述的TiO2复合纳米纤维掺杂有WO3，掺杂质量为13％。所述TiO2复合纳米纤维的制备过程为：S1、制备纺丝液：将1g的聚乙烯吡咯烷酮先溶于14ml的无水乙醇，强烈搅拌1h后形成A溶液；然后取3g的钛酸四丁酯，将其溶于6ml无水乙醇和6ml醋酸混合溶液中，经强力搅拌后形成B溶液；再取钨酸铵，将其溶于9ml的无水乙醇和6ml醋酸混合溶液中，经强力搅拌后形成C溶液；将B溶液和C溶液同时逐滴加入到A溶液中，强烈搅拌6h后形成纺丝液；S2、静电纺丝：采用静电纺丝法制备TiO2复合纳米纤维，静电纺丝参数设置：喷丝头与收集器之间距离为14cm，工作电压为20kV，纺丝速率为0.5ml/h。优选地，所述NiO纳米粒子粒径为30nm。所述的插指电极中为Pt电极，Pt电极线条宽为0.1mm，指间距为0.12mm，插指电极厚度为0.1mm。实施例本实施例中，所述的敏感薄膜为基于ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子的混合物；具体的，上述ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO的质量比为15:11:1。具体的，所述ZrO2复合纳米纤维中掺杂有KCl和ZnO，掺杂质量分别为3％、2％。具体的，所述TiO2复合纳米纤维掺杂有WO3，掺杂质量为13％。所述湿敏传感器的制备过程为：步骤1、制备ZrO2复合纳米纤维将1.2g的聚乙烯吡咯烷酮和6g的八水合氧氯化锆溶于20ml无水乙醇和7ml去离子水的混合溶液中，然后加入KCl和ZnO粉末，强力搅拌12h后，氧氯化锆完全溶解；采用静电纺丝法制备ZrO2复合纳米纤维，静电纺丝参数设置：喷丝头与收集器之间距离为12cm，工作电压为19kV，纺丝速率为0.4ml/h；步骤2、制备TiO2复合纳米纤维将1g的聚乙烯吡咯烷酮先溶于14ml的无水乙醇，强烈搅拌1h后形成A溶液；然后取3g的钛酸四丁酯，将其溶于6ml无水乙醇和6ml醋酸混合溶液中，经强力搅拌后形成B溶液；再取钨酸铵，将其溶于9ml的无水乙醇和6ml醋酸混合溶液中，经强力搅拌后形成C溶液；将B溶液和C溶液同时逐滴加入到A溶液中，强烈搅拌6h后形成纺丝液；采用静电纺丝法制备TiO2复合纳米纤维，静电纺丝参数设置：喷丝头与收集器之间距离为14cm，工作电压为20kV，纺丝速率为0.5ml/h；步骤3、制备敏感薄膜将所述的Al2O3陶瓷基板清洗干净，然后将上述ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO纳米粒子混合，然后在700℃煅烧5h，研磨均匀，滴入去离子水形成浆料，再继续研磨均匀，将该浆料涂覆在Al2O3陶瓷基板上，干燥老化后，即得所述湿敏传感器。对照例1参照实施例1，不同之处在于所述ZrO2复合纳米纤维、TiO2复合纳米纤维和NiO的质量比为5:5:1。对照例2参照实施例1，不同之处在于所述ZrO2复合纳米纤维中掺杂有KCl，掺杂质量为3％。对照例3参照实施例1，不同之处在于所述TiO2复合纳米纤维掺杂有WO3，掺杂质量为5％。将本发明所述的湿敏传感器在湿敏元件测试系统中测量：对于各实施例得到的湿敏传感器，如下表1为在相同的测量条件(25℃、20Hz)下，得到的灵敏度、响应恢复时间及稳定性数据；其中，稳定性为在相同条件下，重复测量1000次后的灵敏度的改变量(％)。表1各实施例得到的湿敏传感器的敏感特性灵敏度kΩ·(％RH)-1响应时间s恢复时间s稳定性％实施例34062163对照例198520869对照例2660251078对照例3549311197从上可以看到，通过调整敏感薄膜掺杂情况，实施例1中得到的湿敏传感器在灵敏度、响应恢复时间、稳定性方面具有优势，取得了意料不到的技术效果。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3