本實用新型涉及一種太陽能集熱器,具體地說,本實用新型涉及一種吸熱導熱性強、輕薄易安裝的膜式太陽能集熱器。本發明屬于太陽能利用技術領域。
背景技術:
太陽能是一種無污染、取之不盡用之不竭的、低成本、節能環保型清潔能源。太陽能集熱器作為太陽能利用的一個重要領域,是一種將太陽的輻射能轉換為熱能的設備。冬季,人們可以利用太陽能集熱器供暖,全年可以利用太陽能集熱器提供熱水。
太陽能集熱器的種類繁多,主要有平板型太陽能集熱器、真空管式太陽能集熱器、熱管式真空管太陽能集熱器。平板型太陽能集熱器是一種最基本的太陽能集熱器,其結構簡單、運行可靠、成本適宜,具有承壓能力強、吸熱面積大等特點,是太陽能與建筑結合最佳選擇的集熱器類型之一,其缺點是體積大,安裝、維修不方便。真空管式太陽能集熱器是將吸熱體與透明蓋層之間的空間抽成真空的太陽能集熱器,集熱效率高,其缺點是:不承壓、易爆裂。熱管式真空管太陽能集熱器與其他類型的太陽能集熱器相比,耐冰凍性能很好,即使在-50℃的嚴寒條件下也不會凍裂,主要用于家庭,但其造價相對較高,熱效率較低。
綜上所述,目前應用的太陽能集熱器在抗凍能力、熱效率、工作可靠性、成本及與建筑一體化等方面存在缺陷,使其應用受到限制。
技術實現要素:
鑒于上述原因,為克服現有技術存在的缺陷,推動太陽能的充分利用,本實用新型的目的是提供吸熱導熱性強、輕薄易安裝、與建筑一體化的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器。
為實現上述目的,本實用新型采用以下技術方案:一種基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:它由表至內依次由隔熱耐候薄膜層、吸熱導熱薄膜層和微熱管矩陣構成;
所述吸熱導熱薄膜層與所述隔熱耐候薄膜層之間通過粘合劑層粘合壓制相連;所述微熱管矩陣通過導熱膠與所述吸熱導熱薄膜層相連;
所述微熱管矩陣傾斜地設置在所述吸熱導熱薄膜層下面,其加熱段在下,冷凝段在上,冷凝段的端部與供熱系統中的換熱器相連。
優選地,所述隔熱耐候薄膜層厚度為100~200μm,它由具有透光性和耐候性的材料制成。
優選地,在所述隔熱耐候薄膜層內含有直徑為6~15μm的氣泡;所述氣泡密度為30~160g/每平方米。
優選地,所述隔熱耐候薄膜層由聚偏二氟乙烯膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或熱塑性聚氨酯彈性體制成。
優選地,所述吸熱導熱薄膜層為表面鍍有吸熱粒子涂層的石墨化導熱膜,所述吸熱粒子涂層的厚度為300-800nm,石墨化導熱膜的厚度為5-200μm;
優選地,所述吸熱粒子為金屬鉻或者鉻化合物。
優選地,所述石墨化導熱膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片與純凈聚酯在真空條件下,高溫碳化石墨化制得制成。
優選地,所述石墨化導熱膜的導熱系數為20~300w/(m.k)。
附圖說明
圖1是本實用新型膜式太陽能集熱器的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本實用新型的結構及特征進行詳細說明。需要說明的是,可以對此處公開的實施例做出各種修改,因此,說明書中公開的實施例不應該視為對本實用新型的限制,而僅是作為實施例的范例,其目的是使本發明的特征顯而易見。
如圖1所示,本實用新型提供的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,由表至內依次由表面的隔熱耐候薄膜層1、中間的吸熱導熱薄膜層3和底層的微熱管矩陣4構成;吸熱導熱薄膜層3與隔熱耐候薄膜層1之間通過粘合劑層2粘合壓制相連;微熱管矩陣4通過導熱膠與吸熱導熱薄膜層3相連。
隔熱耐候薄膜層1厚度為100~200μm,它由透光性和耐候性比較好的材料制成,如聚偏二氟乙烯膜(pvdf)或乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)或熱塑性聚氨酯彈性體(tpu),其作用主要是透光、耐候和隔熱,其透光率達85%以上。在表面隔熱耐候薄膜層1內含有密度為30~160g/每平方米,直徑為6~15μm的氣泡。在表面隔熱耐候薄膜層內增加氣泡的目的是增強隔熱耐候薄膜層的保溫性能,阻止捕獲的太陽能光熱向空氣中散播。
吸熱導熱薄膜層3為一具有吸熱功能的導熱層,其厚度為5~200μm。該吸熱導熱薄膜層3由石墨化導熱膜作為載體和支撐物,其上通過磁控濺射的方法電鍍厚度為300-800nm的吸熱粒子涂層。
所述吸熱粒子為金屬鉻或者鉻化合物,石墨化導熱膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片與純凈聚酯在真空條件下,高溫碳化石墨化制得制成。
在本實用新型的具體實施例中,所述吸熱導熱薄膜層3由pi石墨烯片與純凈聚酯(pet)在真空條件下,高溫碳化石墨化制得,通過調控pi石墨烯片與純凈聚酯的碳化程度,其導熱系數范圍20~300w/(m.k);再通過磁控濺射的方法在表面電鍍吸熱粒子。
本實用新型在吸熱導熱膜層3下面增設了新型的熱傳導材料即微熱管矩陣4,微熱管矩陣4傾斜設置,其加熱段在下,冷凝段在上,冷凝段的端部與供熱系統中的換熱器5相連。
微熱管矩陣是由北京工業大學趙耀華教授及其團隊研究開發的一種導熱能力超強的導熱管元件,依靠其內部工質的流動和相變,傳導熱量,其傳熱效率高。微熱管矩陣主要由鋁合金管殼和內置在管殼內的少量工質構成。
本實用新型充分利用微熱管導熱能力強、傳熱效率高的特性,將微熱管構成的微熱管矩陣4粘接在吸熱導熱膜3的下面;吸熱導熱膜3吸收太陽輻射的熱量,吸收的熱量使微熱管加熱段內的工質從液態受熱變成氣態,帶走熱量,向微熱管的冷凝段移動,在冷凝段又從氣態凝結成液體,放出熱量,該熱量傳導給供熱系統中的換熱器5,微熱管內的工質在冷凝段由氣態變成液態后,依靠重力,又回流到加熱段,如此反復循環,微熱管矩陣4將吸熱導熱膜層3吸收的熱量傳導給與微熱管矩陣4前端部相連的換熱器5,實現供熱的目的。
本實用新型的優點:
1、由于本實用新型利用高分子材料薄膜和微熱管矩陣吸收、傳導太陽能,故本實用新型整體重量輕,薄,易安裝,具有安裝方便、輕薄耐用、維護簡單等特點。
2、由于本實用新型為薄膜式層結構,整體鋪裝、覆蓋在屋頂、外墻、平板等基材上,與建筑結構形成統一整體。
3、本實用新型利用太陽能光熱冬季供暖、供應熱水等,清潔、環保。此外本發明還可作為保溫層增加建筑的外保溫性能。
最后應說明的是:以上所述的各實施例僅用于說明本實用新型的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換;而這些修改或替換,并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
1.一種基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:它由表至內依次由隔熱耐候薄膜層、吸熱導熱薄膜層和微熱管矩陣構成;
所述吸熱導熱薄膜層與所述隔熱耐候薄膜層之間通過粘合劑層粘合壓制相連;所述微熱管矩陣通過導熱膠與所述吸熱導熱薄膜層相連;
所述微熱管矩陣傾斜地設置在所述吸熱導熱薄膜層下面,其加熱段在下,冷凝段在上,冷凝段的端部與供熱系統中的換熱器相連。
2.根據權利要求1所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述隔熱耐候薄膜層厚度為100~200μm,它由具有透光性和耐候性的材料制成。
3.根據權利要求2所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:在所述隔熱耐候薄膜層內含有直徑為6~15μm的氣泡;所述氣泡密度為30~160g/每平方米。
4.根據權利要求3所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述隔熱耐候薄膜層由聚偏二氟乙烯膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或熱塑性聚氨酯彈性體制成。
5.根據權利要求1-4之一所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述吸熱導熱薄膜層為表面鍍有吸熱粒子涂層的石墨化導熱膜,所述吸熱粒子涂層的厚度為300-800nm,石墨化導熱膜的厚度為5-200μm。
6.根據權利要求5所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述吸熱粒子為金屬鉻或者鉻化合物。
7.根據權利要求6所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述石墨化導熱膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片與純凈聚酯在真空條件下,高溫碳化石墨化制得制成。
8.根據權利要求7所述的基于微熱管導熱的膜式太陽能集熱器,其特征在于:所述石墨化導熱膜的導熱系數為20~300w/(m.k)。