專利名稱：多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱利用裝置，特別涉及用于加熱空氣的太陽(yáng)能空氣集熱器裝置。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，無(wú)需開(kāi)采和長(zhǎng)途輸送，使用方便安全，必 然成為人類的主要能源之一，近年來(lái)在建筑中的利用受到高度關(guān)注。地球每年從太陽(yáng)獲得 的能量高達(dá)6X1017KW*h，相當(dāng)于燃燒74萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所釋放的能量，是目前全球年能耗 的幾萬(wàn)倍。太陽(yáng)能空氣集熱器是太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它收集太陽(yáng)能使之轉(zhuǎn)換為 熱能，太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率的高低主要取決于集熱器的性能?？諝饧療崞饔邢铝袃?yōu)點(diǎn) (1)系統(tǒng)啟動(dòng)快；(2)以空氣直接為工作介質(zhì)，避免了多種工作介質(zhì)之間的傳熱過(guò)程，系統(tǒng) 緊湊簡(jiǎn)潔；(3)空氣集熱器不會(huì)引起腐蝕；(4)不存在工作介質(zhì)的冷凍問(wèn)題；(5)集熱器內(nèi) 部壓力不會(huì)過(guò)高。平板式太陽(yáng)能空氣集熱器是利用太陽(yáng)能的一種重要方式，可廣泛用于建 筑物供暖、谷物和經(jīng)濟(jì)作物等農(nóng)產(chǎn)品干燥等領(lǐng)域。例如專利ZL200710123792. 1所述的集熱器采取的是在集熱芯版的上下兩側(cè)設(shè)置 相連通的氣流通道；集熱芯與背板之間夾設(shè)第一空間，集熱芯板與透明蓋板之間夾設(shè)第二 空間，氣流通道的兩端分別連通至進(jìn)氣口和出氣口。該集熱器空氣通道復(fù)雜，壓力損失大。 中國(guó)專利ZL200510040068. 3所述的一種帶有儲(chǔ)熱功能的太陽(yáng)能集熱器，該集熱器吸熱板 與保溫底板之間設(shè)置裝有儲(chǔ)熱相變材料的金屬罐，金屬罐中的保溫材料可以儲(chǔ)存多余的熱 能，在夜晚溫度低時(shí)，儲(chǔ)存的能量可以釋放。該集熱器空氣通道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種集熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于建筑物供暖、農(nóng)產(chǎn)品干 燥等領(lǐng)域的新型多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置，包括透明蓋板、框架、多孔材料吸熱體、置于透明 蓋板下的吸熱基板、多孔材料一體強(qiáng)化換熱元件、背板、空氣進(jìn)口和空氣出口，吸熱基板的 上表面與多孔材料吸熱體表面貼合，下表面與多孔材料強(qiáng)化換熱元件的基面貼合，吸熱基 板與背板間留有供空氣流通的空氣通道，框架的外側(cè)貼合保溫材料制成的箱體。所述透明蓋板為聚碳酸脂制成的中空板。所述的多孔材料吸熱體是鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的石墨多孔材料吸熱體。所 述的強(qiáng)化換熱元件由石墨多孔材料一體化制成。強(qiáng)化換熱元件由基面和在基面上分布的可 以為矩形、柱形等不同形狀的肋片構(gòu)成。多孔材料 吸熱體與強(qiáng)化換熱元件通過(guò)導(dǎo)熱膠與吸 熱基板表面貼合。所述吸熱板基板為金屬基板。所述透明蓋板與多孔材料之間的距離小于5mm。
所述的框架的形狀可以為長(zhǎng)方體，也可以是圓柱狀等其他形狀。所述多孔材料強(qiáng)化換熱表面為石墨多孔材料強(qiáng)化換熱表面。本發(fā)明的多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置的工作原理和過(guò)程如下空氣在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)太陽(yáng)能空氣集熱器進(jìn)入空氣通道，太陽(yáng)光通過(guò)通明玻璃蓋板入射到鍍有選擇性涂 層的多孔材料吸熱體表面，多孔材料吸熱體表面通過(guò)輻射傳熱的方式獲得熱能，并主要通 過(guò)多孔內(nèi)部將熱量傳至于基板，基板再通過(guò)導(dǎo)熱的方式將熱量傳遞至傳至多孔材料強(qiáng)化換 熱元件表面，空氣在強(qiáng)化換熱表面流動(dòng)被加熱后通過(guò)空氣出口流出太陽(yáng)能空氣集熱器，部 分熱量通過(guò)太陽(yáng)能空氣集熱器的外表面散失掉。與現(xiàn)有的集熱器相比，本發(fā)明可以獲得以下有益效果本發(fā)明采用的鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的石墨多孔材料表面作為集熱表面，可 以減小輻射散熱損失；本發(fā)明采用石墨多孔材料具有的比導(dǎo)熱系數(shù)是金屬銅的4. 8-7倍之間，可以迅速 的將集熱器所得熱量傳至強(qiáng)化換熱表面并與空氣進(jìn)行充分的熱交換；透明蓋板與石墨多孔材料吸熱體之間的距離很小，降低了由于對(duì)流傳熱而造成的 熱損失；集熱效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和安裝方便。


圖1多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置的外觀側(cè)視圖；圖2多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置的剖面組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置中的石墨多孔材料一體化強(qiáng)化換熱元件示意 圖；圖4多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置中的石墨多孔材料一體化強(qiáng)化換熱元件第一 種情況的A向示意圖；圖5多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置中的石墨多孔材料一體化強(qiáng)化換熱元件第二 種情況的A向示意圖；圖中，1-雙層透明蓋板，2-多孔材料吸熱體，3-吸熱基板，4-多孔材料一體化強(qiáng)化 換熱元件，5-框架，6-背板，7-保溫材料，8-空氣進(jìn)口，9-空氣出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和圖2所示，空氣集熱器的最上端為由聚碳酸脂制成的中空透明蓋板1，并 用膠條固定在箱體上。在集熱器內(nèi)，利用膠條固定在框架5上，將空氣集熱器內(nèi)部分為兩個(gè) 部分，在基板的上表面布置鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的多孔材料吸熱體2，可以強(qiáng)化輻射 傳熱過(guò)程，抑制熱量的散失，多孔材料吸熱體2的上表面與透明玻璃蓋板的距離很小，以抑 制由空氣對(duì)流而造成的熱損失。在吸熱基板3的下表面用導(dǎo)熱膠貼合多孔材料一體化強(qiáng)化 換熱元件4，當(dāng)空氣在通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，多孔材料一體化強(qiáng)化換熱表面的粗糙表面可以破壞空 氣流動(dòng)的邊界層并增加換熱面積，從而強(qiáng)化吸熱板與空氣之間的對(duì)流換熱。多孔材料一體 化強(qiáng)化換熱元件4的下部為背板6，背板通過(guò)膠條固定在邊框5上。背板6的底部為保溫層7。保溫層7所采用的材料為聚苯乙烯，厚度為50mm，框架5周圍用30mm的玻璃棉保溫。 空氣進(jìn)口 8和空氣出口 9管段可通過(guò)粘接的方式與邊框連接。需要說(shuō)明的是，透明蓋板、吸 熱基板、背板與邊框連接處采用膠條和密封膠兩種方式進(jìn)行密封。 如圖3所示為多孔材料一體化強(qiáng)化換熱元件4的主視圖，如圖4、5所示為強(qiáng)化換 熱面上形狀為柱形和矩形的肋片。本發(fā)明中采用透明蓋板由聚碳酸脂中空板制成。聚碳酸脂透明中空板具有良好的 隔熱性能，可以有效地降低太陽(yáng)能空氣集熱器的漏熱，還具有重量輕，安裝非常方便，安裝 成本低。
權(quán)利要求
太陽(yáng)能空氣集熱裝置，包括透明蓋板、框架、置于透明蓋板下的吸熱基板、背板、空氣進(jìn)口和空氣出口，其特征在于吸熱基板的上表面與多孔材料吸熱體貼合，下表面與多孔材料強(qiáng)化換熱元件貼合，吸熱基板與背板間留有供空氣流通的空氣通道，框架的外側(cè)貼合保溫材料制成的箱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的透明蓋板為聚碳酸 脂制成的中空板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的多孔材料吸熱體是 鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的石墨多孔材料吸熱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的多孔材料強(qiáng)化換熱 元件由石墨多孔材料一體化制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的多孔材料強(qiáng)化換熱 元件由基面和在基面上分布的可以為矩形、柱形等不同形狀的肋片構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5所述的太陽(yáng)能集熱換熱裝置，其特征是所述的多孔材料吸 熱體與多孔材料強(qiáng)化換熱元件通過(guò)導(dǎo)熱膠與吸熱基板表面貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的吸熱基板為金屬板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，其特征是所述的框架的形狀可以為 長(zhǎng)方體，也可以是圓柱狀等其他形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔材料太陽(yáng)能空氣集熱裝置，包括透明蓋板、框架、多孔材料吸熱體、置于透明蓋板下的吸熱基板、多孔材料強(qiáng)化換熱元件、背板、空氣進(jìn)口和空氣出口，吸熱基板的上表面與多孔材料吸熱體表面貼合，下表面與多孔材料一體化強(qiáng)化換熱元件的基面貼合，吸熱基板與背板間留有供空氣流通的空氣通道，框架的外側(cè)貼合保溫材料制成的箱體?？諝庠陲L(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下由集熱器進(jìn)口流入集熱器，并在強(qiáng)化換熱表面流動(dòng)，與之進(jìn)行高效換熱而得到熱空氣。最后加熱后的熱空氣由集熱器出口流出。采用該集熱裝置可以對(duì)高效收集太陽(yáng)能，得到熱空氣，從而滿足建筑供暖、農(nóng)村谷物及經(jīng)濟(jì)作物干燥的要求。
文檔編號(hào)F24J2/48GK101846404SQ201010184040
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者于雯靜, 刁彥華, 趙耀華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)