专利名称:板聚式太阳能集热器的制作方法
本实用新型涉及一种太阳能集热器。它属于一种利用太阳能供应热水的装置。
在FR2478801中公开了的阳光聚集器，该发明是通过全圆透镜聚光，这种装置虽然可以达到聚光的目的，但是，它的聚光效果差，带来了不可避免的球面反射和内壁的全反射所造成的光损失；散热面积也大，损耗当然也就越大。因此该装置热效率低，降低了实际使用价值。
本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述问题而提供了一种板聚式太阳能集热器，该装置能多层次吸收太阳辐射，从而具有较高的热效率，能获得高温水。
本实用新型的目的是通过下列措施来完成的，来自太阳的射线到达板聚式太阳能集热器时，首先被盖板反射约6％的辐射，其余辐射就穿过水箱式透镜。水箱式透镜为半凸透镜，它由其上为长方形的平板、其下为园弧形的圆柱、两端有封板、两封板设有出入水孔、中间还可加条形交错隔板、内部充满循环水所组成，它们的整体作为半凸透镜。太阳的辐射当穿过水箱式透镜后又减少约20％的辐射量，这20％的辐射量，其中少量被水箱式透镜的顶部长方形平板反射，大部分则被水箱式透镜的玻璃和其中的循环水所吸收，循环水在太阳辐射下得到了预热的效果，更为重要的是水箱式透镜起到了整体玻璃透镜的聚焦作用，众所周知，要制造同样大小受光面积的整体玻璃透镜其制作工艺复杂，价格非常昂贵，也很难加以推广使用。剩下的约74～75％的太阳辐射，直射光部分被水箱式透镜聚焦或通过平板集热箱内的平面反射镜面反射到焦线或焦线的对称线上，被安置在该位置的外壁涂了黑体的集热管所吸收，并加热其中的水；散射光部分穿过水箱式透镜后被平板集热箱内壁的黑体吸收，并转为热能，这部分热能与集热管所散发出的热辐射通过对流使平板集热箱箱内空气温度逐渐提高，并可再次予热水箱式透镜中的循环水。
板聚式太阳能集热器就是将水箱式透镜置于平板集热箱内，水箱式透镜本身既是聚光器，又是吸热体，同时又可作为平板集热箱的隔热器，为形成温室效应，控制对流和辐射热的损失。平板集热箱上端必须盖上一层盖板，这样可以保证平板集热箱整个箱体成为绝热较好的温室。此外，安置在聚焦线或聚焦线的对称线上的集热管受到平板集热箱的保护，减少了因周围空气带走热量而造成的热损失，从而它的吸热不受周围环境、气候的影响，一年四季都可使用，即使在冬天也能在较短的时间内获得高温水。由于集热管与平板集热箱、平板集热箱与周围环境形成温度梯度，因而，当集热温度提高时，整个箱体的热损失并不明显增加，提高了高温集热的热效率。
附图1为板聚式太阳能集热器装配示意图；附图2为板聚式太阳能集热器横截面示意图；附图3为水箱式透镜内水流示意图；附图4为水箱式透镜可并联组合的板聚式太阳能集热器的横截面示意图。
本实用新型以下将结合附图对实施例进行详述。板聚式太阳能集热器装配如图1所示，本实用新型的主要部件为水箱式透镜〔1〕，见附图2，它是由其上为长方形的平板〔5〕、其下为圆弧形的圆柱〔6〕、两端的封板〔7〕、封板〔7〕设有出入水孔〔8〕、中间可加条形交错隔板〔9〕、内部充满循环水〔10〕所构成。它们的整体组成了一个半凸透镜即水箱式透镜〔1〕。为了防止水箱式透镜〔1〕的外壳受力变形以及使水箱式透镜〔1〕内的循环水作“S”形流动，在水箱式透镜〔1〕中间衬有条形交错隔板〔9〕，它的安置方向与入射光线一致，见附图3，箭头表示水流方向。封板〔7〕设有出入水孔〔8〕，进水孔与水源连接，出水孔与连通管〔2〕相接，连通管另一端与平板集热箱〔4〕内的集热管〔3〕相接，集热管〔3〕的另一端是热水的出水口。平板集热箱〔4〕的开口大小恰好可以放进水箱式透镜〔1〕，在平板集热箱顶部，也就是所说的水箱式透镜〔1〕外复有盖板〔11〕，所说的水箱式透镜〔1〕，盖板〔11〕由透明材料构成，即可由有机玻璃、透明塑料或玻璃等制成。集热管〔3〕安置在聚焦线或聚焦线的对称线上，集热管〔3〕的材料由紫铜管、铝管等制成，其外壁涂黑体，所说的平板集热箱〔4〕的外壳为隔热材料〔12〕，它由玻璃棉或泡沫塑料制成，其内壁涂黑体，在聚光面部位装有平面反射镜面〔13〕。为了减小水箱式透镜〔1〕的截面、减轻重量、减小平板集热箱〔4〕的空腔体积，为了缩短焦距，增加总的聚光比，所设计的板聚式太阳能集热器其水箱式透镜〔1〕可并联组合，如图4所示。如果要扩大板聚式太阳能集热器的采光面积，则每个独立的板聚式太阳能集热器也能并联组合应用。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本装置利用太阳光的透射集光或反射的原理，把能量密度较低的太阳辐射聚集成高能量的光束，以不同的形式(传导、辐射、对流)多层次地被水箱式透镜、平板集热箱内壁黑体、集热管外壁黑体所吸收，最后传给水箱式透镜内的循环水及集热管中的水，从而可以俘获绝大部分进入本装置的太阳辐射(包括直射光和散射光)，因此本装置能以较高的集热效率，达到快速、高温加热的目的。
2、本装置利用小透镜的短焦距和反射系统的缩短焦距的作用，使聚焦线或聚焦线的对称线上移，这样集热管就处于平板集热箱的中、上部，可减小平板集热箱的空腔体积，能使构件布局更为合理，因此，就设计了水箱式透镜并联组合的结构形式，这样既可减小了水箱式透镜的尺寸和重量，又可缩短平板集热箱整个箱体的高度、体积及整个装置的重量，更便于制作、成批生产、维护和推广使用。
3、本装置集热效果的实验数据如下太阳辐射总量为600～700瓦／米2，集热管与水箱式透镜的集光比为110。
1)闷晒试验(环境温度为10℃)
动态水温的测定(环境温度为0℃)进口水温为5℃，经过3分9秒，集热管中的水温即可达到100℃，如每平方米采光面积，每小时可生产7kg60℃的水或1.8kg100℃的水。
权利要求
1.一种太阳能集热器，它由水箱式透镜[1]、连通管[2]、集热管[3]、平板集热箱[4]组成，本实用新型的特征在于所说的水箱式透镜[1]为半凸透镜，它由其上为长方形的平板[5]、其下为圆弧形的圆柱[6]、两端的封板[7]、封板[7]设有出入水孔[8]、中间可加条形交措隔板[9]、内部充满循环水[10]所构成；所说的集热管[3]安置在聚焦线或聚焦线的对称线上；所说的平板集热箱[4]的内壁聚光面部位装有平面反射镜面[13]。
2.根据权利要求
1所说的太阳能集热器，其特征在于所说的水箱式透镜〔1〕可并联组合。
3.根据权利要求
1或2所说的太阳能集热器，其特征在于所说的水箱式透镜〔1〕外复有盖板〔11〕，所说的水箱式透镜〔1〕、盖板〔11〕由透明材料构成。
4.根据权利要求
1或2所说的太阳能集热器，其特征在于所说的集热管〔3〕的材料由紫铜管制成，其外壁涂黑体，所说的平板集热箱〔4〕的外壳为隔热材料〔12〕，它由玻璃棉或泡沫塑料制成，其内壁涂黑体。
5.根据权利要求
3所说的太阳能集热器，其特征在于所说的集热管〔3〕的材料由紫铜管制成，其外壁涂黑体，所说的平板集热箱〔4〕的外壳为隔热材料〔12〕，它由玻璃棉或泡沫塑料制成，其内壁涂黑体。
专利摘要
本实用新型是一种板聚式太阳能集热器。它是由水箱式透镜[1]、连通管[2]、集热管[3]、平板集热箱[4]组成。太阳辐射通过水箱式透镜，一方面预热了其中的循环水[10]，另一方面水箱式透镜起到聚焦的作用，加热集热管[3]中的水。本装置以不同的形式、多层次地俘获太阳辐射，能以较高的集热效率，达到快速、高温加热的目的。本装置结构布局合理、紧凑，具有体积小、重量轻、便于制作推广等优点。
文档编号F24J2/08GK86208468SQ86208468
公开日1987年9月23日 申请日期1986年12月30日
发明者张今 申请人:张今导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan