专利名称：太阳能集热器及由该装置制成的空气集热装置和热水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种太阳能热利用装置或设备，特别是涉及ー种三角形管状散热结构太阳能集热器。
背景技术：
目前太阳能热能利用的产品主要有太阳能热水器。太阳能空气集热器处于起步阶段。太阳能热水器和太阳能热水供暖系统均是利用太阳能加热水，把加热后的热水直接利用，或者将热水循环到房间为房间供暖。供暖循环系统中水作为媒介在传输热量的过程中存在一定的热量损失，同时普通的暖气片供暖方式需要水的温度较高，而太阳能热水系统为了防止结垢，水的温度不能太高是个现实的技术难题，同时还需要水箱、管道、控制、存储罐等投资，投资较大不利于太阳能供暖的推广和利用。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，目的提供一种能提高太阳能热利用，提高换热效率的太阳能集热散热体及由该集热散热体集热器制成的空气集热装置和热水装置。本发明的太阳能空气集热器内部安装有三角形管状特殊结构的太阳能集热散热体，集热器直接加热空气或水以供利用。直接加热空气的集热器的效率高、系统简单、易于安装，免维护，利于长期的推广，符合国家节能减排的长期发展战略。本发明的太阳能集热散热器，包括多个并排布置的吸热散热体。单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过加工成形的。所述吸热散热体的一边的外表面为用于吸收太阳能的吸热面，在吸热面上有高校吸热材料，所述吸热散热体的内外管壁均可换热，这样吸热散热体的吸热面是平面，背面与空气接触换热的部分是三角形管状结构，内外管壁均可换热，増大了与流通空气的接触面积，散热面积是吸热面积的6— 7倍，提高了换热效率，空气沿三角形空气流通通道的一端流通到另一端，吸热散热体内外管壁都充分与空气接触，増大了散换热面积，同时空气在太阳能集热器内从进气通道到出气通道沿三角形管体空气流通通道的运行路程是完全相同的，实现了流通距离等程，避免了流通死角的存在，提高了换热效率。所述吸热散热体为铜基板或铝基板，在铜基板或铝基板的正面有高效太阳能吸收材料，基板导热性好，提闻了吸热率和散热率，提闻太阳能的利用效率。本发明的空气集热装置，包括太阳能集热器、进风管道、出风管道和双向排风扇，所述太阳能集热器包括透明盖板、背板和一个呈环形的金属边框，所述金属边框的ー侧固定透明盖板，金属边框的另ー侧固定背板，所述透明盖板、背板和金属边框之间形成ー个密闭容器，在所述密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体，单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过加工成形的，所述吸热散热体与所述透明盖板对应的ー边外表面是用于吸收太阳能的吸热面，在吸热面上有高效吸热材料，所述吸热散热体的内外管壁均可换热，所述吸热散热体外侧设置有保温层，保温层与吸热散热体形成进气通道和出气通道，所述背板上设与进气通道和出气通道连通的进气ロ和排气ロ，进气ロ和排气ロ通过进风管道和出风管道穿过房间墙壁均与室内相通，在室内进风ロ安装有第一单向进气风阀，在室内出风ロ处安装有第ニ单向排气风阀和用于加速空气流通的双向排风扇。空气集热装置本身不需要供水系统，将该装置固定在建筑的阳面外墙壁或南屋顶上，房间内空气被抽进集热器直接加热，通过双向排风扇将加热后的空气排进屋内，实现供暖，具有结构简単，体积较小，安装方便等优点。在所述第二单向排风阀和双向排风扇之间设置有至少ー个PTC陶瓷电加热板，遇到阴天、雨天或雪天可以采用PTC陶瓷电辅助加热板为房间提供热风量。所述双向排风扇的箱体底部设置有第二出 风口和第三单向排风阀。在所述双向排风扇内，在风扇之前设置PTC陶瓷电加热板。当没有太阳时，双向排风扇反向送风，第二单向排风阀关闭，第三单向排风风阀打开，室内空气被PTC加热体直接加热为房间供暖，此时室内空气不再流通到空气集热器内。或者当有太阳但光照強度不够时，如早晨、下午或多云天气，风扇正向排风，空气先被太阳能集热器加热，再被PTC陶瓷电加热板辅助加热为房间供暖。所述双向排风扇的箱体底部设置有第二出风ロ，所述第二出风ロ依次安装有第一PTC陶瓷电加热板和第三单向排风阀，在所述双向排风扇内，在风扇之前设置第二 PTC陶瓷电加热板。当没有太阳时，双向排风扇反向送风，第二单向排风阀关闭，第三单向排风风阀打开，空气被全部PTC电加热板加热，空气从第三单向排风阀排出为房间供暖。当太阳但光照強度不够时，如早晨、下午、多云天气等情况，风扇正向排风，空气先被太阳能集热器加热，再被第二 PTC陶瓷电加热板辅助加热为房间供暖，也可以全部PTC陶瓷电加热板都エ作。所述太阳能空气集热器内还可以安装水循环管道，所述水循环管道设置在吸热散热体和保温层之间或设置在吸热散热体和透明盖板之间，所述水循环管道与吸热散热体紧密配合，所述金属边框上设与所述水循环管道相匹配的进ロ与出口。这样把水循环管道安装在透明盖板内，在夏季不为房间供暖时，集热体可以把吸收到的太阳能热量传输给水循环管道，加热管中的水，为住户提供热水。所述透明盖板为玻璃盖板或PC透明罩。本发明的热水装置，仍然整体利用空气集热装置，在夏季空气集热供暖装置停止不用时，实现加热水为用户提供生活热水。本发明的热水装置包括太阳能集热散热体、进水管道和出水管道；所述太阳能集热器包括透明盖板、背板和一个呈环形的金属边框，所述金属边框的ー侧固定透明盖板，金属边框的另ー侧固定背板，所述透明盖板、背板和金属边框之间形成一个密闭容器，在所述密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体，单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过加工成形的，所述吸热散热体的与所述透明盖板对应的ー边外表面用于吸收太阳能，所述吸热散热体的内外管壁均可换热，所述吸热散热体外侧设置有保温层，保温层与吸热散热体形成进气通道和出气通道，所述太阳能集热器内安装有水循环管道，所述水循环管道设置在吸热散热体和保温层之间或设置在吸热散热体和透明盖板之间，所述水循环管道与所述吸热散热体紧密配合，所述金属边框上设与所述水循环管道相匹配的进水口与出水ロ，进水ロ与出水ロ通过进水管道和出水管道与室内水循环系统相通，这样将该装置固定在房间外，把水循环管道安装在玻璃罩内，可以把热量传输给水循环管道，加热管中的水，为住户提供热水。本发明中所谓的PTC陶瓷电加热板具有随温度升高而电阻増大的特性，空气流通量大时输出功率也増大，但是即使在没有空气流通的条件下，加热片最高只有达到极限的居里温度，所以使用PTC陶瓷电加热板在无法利用太阳能的时候满足供暖要求，安全可靠。与现有技术相比本发明的有益效果为
太阳能集空气热器由于吸热散热体的吸热面是平面，背面与空气接触换热的部分是三角形管状结构，内外管壁均可换热，増大了与流动空气的接触面积，散热面积是吸热面积的6—7倍，提高了换热效率，空气沿三角形空气流通通道的一端流通到另一端，吸热散热体内外管壁都充分与空气接触，増大了散换热面积，同时空气在太阳能集热器内从进气通道到出气通道沿三角形管体空气流通通道的运行路程是完全相同的，实现了流动距离等程，避免了流通死角的存在，提高了换热效率。空气集热装置本装置不需要供水系统，直接加热空气，将该装置固定在房间外，通过排风扇将加热后的空气排进屋内，实现供暖，具有结构简単，体积较小，安装方便等优点。热水装置与空气集热装置集成在一个集热器内，实现ー机多用。热水装置固定在房间外，把水循环管道安装在太阳能集热器内，可以把热量传输给水循环管道，加热管中的水，为住户提供热水，具有结构简単，导热性好。
图1是本发明太阳能集热器主视结构示意图。图2是本发明太阳能集热器中单个吸热散热体热体结构示意图。图3是图2的侧视图。图4是本发明太阳能集热器吸热散热体加工后结构示意图。图5是本发明太阳能集热器吸热散热体另ー加工后结构示意图。图6是本发明太阳能集热器实施例一与现有技术采用铝板散热的比对图。图7是本发明太阳能集热器吸收在不同日照条件下的集热器热量输出效率。图8是本发明空气集热装置的结构示意图。图9是本发明空气集热装置中太阳能集热器的结构示意图。图10是本发明空气集热装置中太阳能集热器的外形结构示意图。图11是本发明中实施例三的结构示意图。图12是本发明中实施例四结构示意图。图13是本发明中实施例五结构示意图。图14是本发明中实施例五和实施例六安装水循环管道后的结构示意图。图15是本发明热水装置的结构示意图。图16是本发明中实施例五和实施例六安装水循环管道后的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例一
如图1ー图7，一种太阳能集热器，包括多个并排布置的吸热散热体1，单个吸热散热体I为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道101，单个吸热散热体I是由金属基板吸热材料经过加工成型的，吸热散热体I的一边的外表面为用于吸收太阳能的吸热面102，在吸热面102上有高效吸热材料，吸热散热体I的内外管壁均可换热，这样吸热散热体I的吸热面102是平面，背面与空气接触换热的部分是三角形管状结构，吸热散热体I的内外管壁均可换热，増大了与流通空气的接触面积，散热面积是吸热面积的6— 7倍，提高了换热效率，。空气沿三角形空气流通通道101的一端流通到另一端，吸热散热体I内外管壁都充分与空气接触，増大了散换热面积，同时空气在太阳能集热器内从进气通道2到出气通道3沿三角形空气流通通道101的运行路程是完全相同的，实现了等程，避免了流通死角的存在，提高了换热效率。
本实施例中太阳能集热器吸热散热体I为由金属基板吸热材料经过加工成形的，可以由整个金属基板通过弯折成多个三角形状(如图4所示)，其中一面为吸热面102，其它七面为散热面，或由単一的金属基本通过加工成三角形状(如图5所示)，其中一面为吸热面102，其它六面为散热面，金属基板为铜板或铝板，吸热面102有高效吸热材料，多个并排布置方式水平或竖直布置，密密排列。參见图5，采用三角形铝管吸热散热体I相比平面铝板输出热能的比较，由于三角形铝管吸热散热体I散热面积较大，通过测试得到三角形铝管吸热散热体散热相比平面铝合金热输出效率提高30— 37%。參见图6，通过在实际日照条件测试，太阳能集热器在空气流量为120m3 /m2. h，相同日照条件下的集热器热量输出效率，从图中可以看出，本实施例中的太阳能空气集热器提高了太阳能的利用率。实施例ニ
如图8—图10所示，一种太阳能空气集热装置，包括太阳能空气集热器4、进风管道10、出风管道9和双向排风扇12，太阳能空气集热器4包括透明盖板6、背板7和一个呈环形的金属边框5，金属边框5的ー侧固定透明盖板6，金属边框5的另ー侧固定背板7，透明盖板6、背板7和金属边框5之间形成一个密闭容器,在密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体1，单个吸热散热体I为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道101，单个吸热散热体I是由金属基板吸热材料经过加工成形的，吸热散热体I的与透明盖板6对应的ー边外表面为用于吸收太阳能的吸热面102，在吸热面102上有高效吸热材料，吸热散热体I的内外管壁均可换热，吸热散热体I外侧设置有保温层8，保温层8与吸热散热体I形成进气通道2和出气通道3。背板7上设与进气通道2和出气通道3连通的进气ロ 41和排气ロ 42，进气ロ 41和排气ロ 42通过进风管道10和出风管道9穿过房间墙壁均与室内相通，在室内进风ロ安装有第一单向进气风阀13，进风ロ处设置风罩14，在室内出风ロ处安装有第二单向排气风阀11和用于加速空气流通的双向排风扇12。本实施例中的透明盖板6为玻璃盖板或PC透明罩，还应当说明，在光照強度比较弱的地方可以采用现有技术中带PTC陶瓷电加热板的双向风扇12辅助加热，另外本实施例空气集热装置也可用在农作物、纺织品、木材、药材、烟叶等干燥领域，通过背板7上设的进气ロ 41和排气ロ 42使多个空气集热装置串联或并联，实现大規模的商业化工程应用。本发明实施例空气集热装置本身不需要供水系统，将该装置固定在房间外墙壁或物顶上，房间内空气被抽进太阳能集热器4直接加热，通过双向排风扇12将加热后的空气排进屋内，实现供暖，具有结构简单、体积较小、安装方便等优点。实施例三
如图11所示，ー种空气集热装置，本实施例与实施例ニ的区别在于在双向排风扇12 的箱体底部设置有第二出风ロ，第二出风ロ出依次安装有第一 PTC陶瓷电加热板15和第三单向排风阀16，当双向排风扇12反向送风时，第二单向排风阀11关闭，第三单向排风风阀16打开，有太阳但光照強度不够时，如早晨、下午、阴天、雨天或雪天等情况，第一 PTC陶瓷电加热板15可以辅助加热。实施例四
如图12所示，ー种空气集热装置，本实施例与所述实施例ニ的区别在于在双向排风扇12的箱体底部设置有第二出风ロ，第二出风ロ出依次安装有第一 PTC陶瓷电加热板15和第三单向排风阀16，双向排风扇12内风扇之前设置第二 PTC陶瓷电加热板15’，如早晨、下午、阴天、雨天或雪天等情况，第一 PTC陶瓷电加热板15或第二 PTC陶瓷电加热板15’可以辅助加热，如果遇见天气很冷时，可以使用第一 PTC陶瓷电加热板15和第二 PTC陶瓷电加热板15’同时辅助加热，本实施例有效节约了能源。实施例五
如图13和图14所示，ー种空气集热装置，本实施例与实施例ニー实施例四的区别在于太阳能集热器4内还安装有水循环管道，水循环管道设置在吸热散热体I和保温层8之间，金属边框5上设与水循环管道相匹配的进ロ 43与出口 44，水循环管道包括进水管17和出水管18以及与进水管17和出水管18连通的若干个支管19。本实施例实现集暖气、热水、电辅助加热一体化，功能全面，利用价值较大，还应当指出，本实施例水循环管道还可以设置在吸热散热体I和透明盖板6之间(如图16所示)，水循环管道与吸热散热体I紧密配合。实施例六
如图14一 16所示，本发明的热水装置，包括太阳能集热器4、进水管道和出水管道，太阳能集热器包括透明盖板6、背板7和一个呈环形的金属边框5，金属边框5的ー侧固定透明盖板6，金属边框5的另ー侧固定背板7，透明盖板6、背板7和金属边框5之间形成ー个密闭容器，在密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体1，单个吸热散热体I为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道101，单个吸热散热体I是由金属基板吸热材料经过一体成形的，吸热散热体I的与透明盖板6对应的ー边外表面用于吸收太阳能,吸热散热体I的内外管壁均可换热，吸热散热体I外侧设置有保温层8，保温层8与吸热散热体I形成进气通道2和出气通道3，太阳能集热器4内安装有水循环管道，水循环管道设置在吸热散热体I和保温层8之间或设置在吸热散热体I和透明盖板6之间，水循环管道与吸热散热体I紧密配合，金属边框5上设与水循环管道相匹配的进水口 43与出水ロ 44，水循环管道包括进水管17和出水管18以及与进水管17和出水管18连通的若干个支管19，进水口 43与出水ロ 44通过进水管道和出水管道与室内水循环系统相通，这样将该装置固定在房间外，把水循环管道安装在太阳能集热器4内，可以把热量传输给水循环管道，加热管中的水，为住户提供热水。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种太阳能集热器，包括多个并排布置的吸热散热体，其特征在于单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过加工成型的，所述吸热散热体的一边的外表面是用于吸收太阳能的吸热面，在吸热面上有吸热材料，所述吸热散热体的内外管壁均可换热。
2.采用权利要求1制成的空气集热装置，其特征在于包括太阳能集热散热器、进风管道、出风管道和双向排风扇； 所述太阳能集热器包括透明盖板、背板和一个呈环形的金属边框，所述金属边框的一侧固定透明盖板，金属边框的另一侧固定背板，所述透明盖板、背板和金属边框之间形成一个密闭容器，在所述密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体，单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过一体成形的，所述吸热散热体的与所述透明盖板对应的一边外表面为用于吸收太阳能的吸热面，在吸热面上镀有吸热材料，所述吸热散热体的内外管壁均可换热，所述吸热散热体外侧设置有保温层，保温层与吸热散热体形成进气通道和出气通道； 所述背板上设与进气通道和出气通道连通的进气口和排气口，进气口和排气口通过进风管道和出风管道穿过房间墙壁均与室内相通，在室内进风口安装有第一单向进气风阀，在室内出风口处安装有第二单向排气风阀和用于加速空气流通的双向排风扇。
3.如权利要求2所述的空气集热装置，其特征在于在所述第二单向排风阀和双向排风扇之间设置有至少一个PTC陶瓷电加热板。
4.如权利要求3所述的空气集热装置，其特征在于所述双向排风扇的箱体底部设置有第二出风口，所述第二出风口出依次安装有PTC陶瓷电加热板和第三单向排风阀。
5.如权利要求3所述的空气集热装置，其特征在于所述双向排风扇的箱体底部设置有第二出风口，所述第二出风口依次安装有第一 PTC陶瓷电加热板和第三单向排风阀，所述双向排风扇与出风口之间设置第二 PTC陶瓷电加热板。
6.如权利要求4一5任意一项所述的空气集热装置，其特征在于所述太阳能集热器内还安装有水循环管道，所述水循环管道设置在吸热散热体和保温层之间或设置在吸热散热体和透明盖板之间，所述水循环管道与吸热散热体紧密接触，所述金属边框上设与所述水循环管道相匹配的进口与出口。
7.如权利要求6所述的空气集热装置，其特征在于所述透明盖板为玻璃盖板或PC透明罩。
8.如权利要求7所述的空气集热装置，其特征在于所述双向风扇内设置有PTC陶瓷电加热板。
9.采用权利要求1制成的热水装置，其特征在于包括太阳能集热器、进水管道和出水管道； 所述太阳能集热器包括透明盖板、背板和一个呈环形的金属边框，所述金属边框的一侧固定透明盖板，金属边框的另一侧固定背板，所述透明盖板、背板和金属边框之间形成一个密闭容器，在所述密闭容器内安装有多个并排布置的吸热散热体，单个所述吸热散热体为三角形管状结构且形成三角形空气流通通道，单个所述吸热散热体是由金属基板吸热材料经过一体成形的，所述吸热散热体的与所述透明盖板对应的一边外表面用于吸收太阳能，所述吸热散热体的内外管壁均可换热，所述吸热散热体外侧设置有保温层，保温层与吸热散热体形成进气通道和出气通道； 所述太阳能集热器内安装有水循环管道，所述水循环管道设置在吸热散热体和保温层之间 或设置在吸热散热体和透明盖板之间，所述水循环管道与所述吸热散热体紧密配合，所述金属边框上设与所述水循环管道相匹配的进水口与出水口，进水口与出水口通过进水管道和出水管道与室内水循环系统相通。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能热利用装置或设备，特别是公开了一种三角形管状散热结构太阳能集热器，包括多个并排布置的吸热散热体，单个吸热散热体为三角形管状结构，吸热散热体的一边的外表面是用于吸收太阳能的吸热面，在吸热面上有吸热材料，吸热散热体的内外管壁均可换热，这样吸热散热体内外管壁均可换热，增大了与流通空气的接触面积,三角形管状吸热散热的集热器在冬季主要利用太阳能量直接加热建筑物内空气为房间供暖，在阴天和雨雪天使用电辅助供暖，太阳能暖气板上预留了水循环进出口，到了夏季不需要为建筑供暖时可以加热热水，为家庭解决生活热水使用，不浪费投资。
文档编号F24J2/30GK103017359SQ201310001599
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者崔艳斌 申请人:崔艳斌