本實用新型涉及太陽能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非跟蹤式太陽能集熱器。

背景技術(shù)：

在太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來。太陽能集熱器是用來吸收太陽輻射使之轉(zhuǎn)換為熱能并傳遞給熱介質(zhì)的裝置，它雖然不是直接面向消費者的終端產(chǎn)品，但是太陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。無論是太陽能熱水器、太陽灶、主動式太陽房、太陽能溫室還是太陽能干燥、太陽能工業(yè)加熱、太陽能熱發(fā)電等都離不開太陽能集熱器，都是以太陽能集熱器作為系統(tǒng)的動力或者核心部件的。常見的有平板型、真空管型和聚光型太陽能集熱器。

真空管型太陽能集熱器常常采用全玻璃真空管式集熱管，由內(nèi)、外兩個玻璃管構(gòu)成，內(nèi)、外管之間形成真空腔，內(nèi)管的外表面設(shè)有太陽能選擇性吸收涂層，內(nèi)管內(nèi)傳輸傳熱介質(zhì)(水)?，F(xiàn)有技術(shù)中常在玻璃管內(nèi)設(shè)置多根平行并聯(lián)的集熱管，這些集熱管并聯(lián)于匯流槽，通過變徑接頭與母管連接。通常，集熱管采用U型細(xì)管，且這些U型細(xì)管表面大多涂覆有選擇性吸收涂層，制作工藝復(fù)雜，且為了獲得較大的吸熱面積而采取的多根U型細(xì)管并聯(lián)的方式使得集熱管的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，制作、安裝成本相對較高。

因此，本領(lǐng)域迫切需要研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方面、成本低的具有高熱吸收效率、低熱發(fā)射率、高工作溫度的太陽能集熱管。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方面、成本低、壽命長、集熱效率高的集熱器。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種集熱器，包括：殼體，以及位于所述殼體內(nèi)的U型導(dǎo)熱金屬管、吸熱膜板、屏蔽反射部件、支架以及陶瓷隔熱組件，其中，

所述U型導(dǎo)熱金屬管的開放端與所述殼體連接；

所述吸熱膜板設(shè)置在所述U型導(dǎo)熱金屬管上；

所述屏蔽反射部件與所述吸熱膜板形成腔體，將所述U型導(dǎo)熱金屬管主體封閉在所述腔體內(nèi)；

所述支架包括配套使用的第一支架和第二支架，所述第一支架置于所述殼體與所述吸熱膜板之間，所述第二支架置于所述屏蔽反射部件與所述殼體之間，

且所述第一支架、第二支架、吸熱膜板和屏蔽反射部件均設(shè)置有孔，與所述陶瓷隔熱組件通過螺栓連接。

在另一優(yōu)選例中，所述U型導(dǎo)熱金屬管的開放端通過可伐合金端頭與所述殼體連接。

在另一優(yōu)選例中，所述屏蔽反射部件與所述U型導(dǎo)熱金屬管之間的距離為0.8-1.5mm或1-1.2mm。

在另一優(yōu)選例中，所述屏蔽反射部件與所述吸熱膜板之間的距離為0.8-1.5mm或1-1.2mm。

在另一優(yōu)選例中，所述屏蔽反射部件為凹槽型，包括主體部、延伸部、第一擋板和第二擋板，其中，

所述主體部為一平板，置于所述U型導(dǎo)熱金屬管下方，且所述平板上設(shè)置數(shù)個孔(如1-8較佳為2-6或3-5個孔)，用于放置所述陶瓷隔熱組件；

所述平板兩端向外延伸形成至所述吸熱膜板外側(cè)形成延伸部；

所述第一擋板和第二擋板分別設(shè)置在所述屏蔽反射部件的兩端，與所述主體部和所述延伸部構(gòu)成凹槽，

其中，所述第二擋板上設(shè)置兩個缺口，供所述U型導(dǎo)熱金屬管穿過。

在另一優(yōu)選例中，所述殼體包括一體成型的玻璃管和玻璃封頭，所述玻璃封頭為等曲率形式。

將玻璃封頭燒制成為等曲率形式，可以降低玻璃封頭應(yīng)力，降低封頭破損率。

在另一優(yōu)選例中，所述第一支架包括第一支架橫梁以及由第一支架橫梁兩端向上延伸的兩第一彎曲部；

所述第二支架包括第二支架橫梁以及由第二支架橫梁兩端向上延伸的兩第二彎曲部，

其中，所述第一支架橫梁設(shè)置在置于所述殼體與所述吸熱膜板之間，所述第二支架橫梁設(shè)置在所述屏蔽反射部件與所述殼體之間，且所述兩第一彎曲部和兩第二彎曲部均卡貼在所述殼體內(nèi)側(cè)。

在另一優(yōu)選例中，所述第一支架橫梁和/或所述第二支架橫梁為鏤空結(jié)構(gòu)。

在另一優(yōu)選例中，所述陶瓷隔熱組件包括兩陶瓷墊圈、一陶瓷長柱和兩陶瓷短柱，其中，

所述陶瓷長柱為具有一通孔的柱體，兩端分別抵在所述吸熱膜板和所述屏蔽反射部件上；

所述兩陶瓷墊圈均為具有一通孔的墊圈，分別設(shè)置在所述第一支架和所述第二支架上；

所述兩陶瓷短柱為臺階短柱，包括一體成型的均具有通孔的第一柱體和第二柱體，所述兩陶瓷短柱的第一柱體分別置入所述吸熱膜板和屏蔽反射部件的孔內(nèi)，所述兩陶瓷短柱的第二柱體分別設(shè)置在所述第一支架和所述吸熱膜板之間、所述屏蔽反射部件和所述第二支架之間；所述第一柱體的通孔的直徑小于所述第二柱體的通孔的直徑；

且所述兩陶瓷墊圈的通孔與所述兩陶瓷短柱的第一柱體的通孔的直徑相同；所述陶瓷長柱的通孔與所述兩陶瓷短柱的第二柱體的通孔的直徑相同；

所述螺栓穿過各通孔，連接所述第一支架、吸熱膜板、屏蔽反射部件和第二支架。

在另一優(yōu)選例中，所述支架的個數(shù)為N，所述陶瓷隔熱組件的個數(shù)為2N，N為1-5或1-3或2-3。

在另一優(yōu)選例中，所述殼體包括迎光面和背光面；所述吸熱膜板安裝在所述殼體的迎光面與所述U型導(dǎo)熱金屬管之間，且所述吸熱膜板的面向所述殼體的迎光面的一側(cè)涂覆有選擇性吸收涂層，所述吸熱膜板的另一側(cè)與所述U型導(dǎo)熱金屬管緊密地貼合。

本實用新型的集熱器內(nèi)設(shè)有與吸熱膜板，吸熱膜板上涂覆有太陽吸收效率高、反射效率低的選擇性吸收涂層，吸熱膜板的表面積較大，吸熱膜板吸收的熱量能夠迅速傳遞給U型導(dǎo)熱金屬管，屏蔽反射部件，所述屏蔽反射部件用于減少所述集熱器的熱輻射損失。且本實用新型的集熱器中可僅設(shè)有一個U型導(dǎo)熱金屬管，使得集熱器的結(jié)構(gòu)被簡化，制作工藝和成本低且安裝方便。

除非另行定義，文中所使用的所有專業(yè)與科學(xué)用語與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本實用新型方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。

應(yīng)理解，在本實用新型范圍內(nèi)中，本實用新型的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的集熱器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型實施例的集熱器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是屏蔽反射部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是支架的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為陶瓷隔熱組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為陶瓷墊圈；b為陶瓷短柱；c為陶瓷長柱。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)精神。

如圖1和圖2所示，本實用新型的集熱器包括殼體1，以及位于所述殼體1內(nèi)的U型導(dǎo)熱金屬管2、吸熱膜板3、屏蔽反射部件4、支架5以及陶瓷隔熱組件6。

殼體1包括一體成型的玻璃管和玻璃封頭，所述玻璃封頭為等曲率形式。將玻璃封頭燒制成為等曲率形式，可以降低玻璃封頭應(yīng)力，降低封頭破損率。

在一優(yōu)選實施例中，所述殼體1由硼硅玻璃制成。

U型導(dǎo)熱金屬管2的開放端通過可伐合金端頭7與殼體1連接。

吸熱膜板3設(shè)置在所述U型導(dǎo)熱金屬管2上。

本實用新型的集熱器，可以僅設(shè)有一個細(xì)長的U型導(dǎo)熱金屬管，該U型導(dǎo)熱金屬管的外徑為5-10mm，較佳地為8mm。U型導(dǎo)熱金屬管的管壁厚度為0.3mm-0.7mm，較佳地為0.5mm。

殼體1包括迎光面和背光面。吸熱膜板3安裝在所述殼體1的迎光面與所述U型導(dǎo)熱金屬管2之間，且所述吸熱膜板3的面向所述殼體1的迎光面的一側(cè)涂覆有選擇性吸收涂層，所述吸熱膜板3的另一側(cè)與所述U型導(dǎo)熱金屬管2緊密地貼合。

在另一優(yōu)選例中，所述殼體呈圓柱形或橢圓柱形，所述圓柱形或橢圓柱形的殼體由通過其中心軸線的平面分為迎光面和背光面兩個部分。在另一優(yōu)選例中，所述迎光面是透明的。

在另一優(yōu)選例中，所述迎光面的外側(cè)壁涂覆有增透膜，所述增透膜用于提高太陽光的入射率。

在另一優(yōu)選例中，所述背光面的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有屏蔽反射部件，所述屏蔽反射部件用于減少所述集熱器的熱輻射損失。

所述殼體1內(nèi)部可形成密閉的真空環(huán)境，太陽光通過所述殼體1的所述迎光面照射在所述吸熱膜板3上，所述吸熱膜板3吸收的熱量用于加熱所述U型集熱管2內(nèi)的傳熱介質(zhì)。

在一優(yōu)選實施例中，所述屏蔽反射部件為固定在所述背光面的內(nèi)側(cè)壁的鋁板或銀板或鍍鋁不銹鋼板。

在一優(yōu)選實施例中，所述金屬反射層為銀箔或鋁箔。

在另一優(yōu)選例中，在所述殼體外側(cè)與所述殼體內(nèi)的U型導(dǎo)熱金屬管密封相連的管路包裹有保溫材料，或者所述管路為真空保溫管。

在另一優(yōu)選例中，所述殼體內(nèi)填制用于維持殼體內(nèi)真空度的蒸散型和非蒸散型吸氣劑。

所述U型導(dǎo)熱金屬管2為細(xì)長的U型管，且所述U型管具有與所述吸熱膜板貼合的平面，從而增大所述U型集熱管與所述吸熱膜板之間的接觸面積，提高傳熱效率

在另一優(yōu)選例中，所述U型導(dǎo)熱金屬管表面采用拋光/鍍鋁等相關(guān)工藝，將表面發(fā)射率降低到2％及以下。

盡管圖中沒有示出，較佳地，U型導(dǎo)熱金屬管2具有與吸熱膜板3貼合的平面，這樣可以增大U型導(dǎo)熱金屬管2與吸熱膜板3之間的接觸面積，提高傳熱效率。吸熱膜板3可通過支架與U型導(dǎo)熱金屬管2固定連接，也可通過粘合劑與U型導(dǎo)熱金屬管2粘合在一起。

在另一優(yōu)選例中，所述吸熱膜板的大小為134mm×1880mm。

吸熱膜板3的面向殼體1的迎光面的一側(cè)所涂覆的選擇性吸收涂層可選用半導(dǎo)體吸收-金屬反射串列表面、金屬-電介質(zhì)復(fù)合材料、電介質(zhì)-金屬干涉疊層表面、本征選擇性吸收表面或微不平表面等材料結(jié)構(gòu)構(gòu)成。所述選擇性吸收涂層為高吸收率、低發(fā)射率選擇性吸收材料。半導(dǎo)體吸收-金屬反射串列表面可選用Si/Ge/-Al/Au/Cu/Al/Pt/W/Ni等材料。金屬-電介質(zhì)復(fù)合材料可選用Pt-Al₂O₃、Ni-SiO₂、Ni/Co/Mo/Au/W/Pt-Al₂O₃、Al-AlN；Mo-MoO₂或W-WO₂等材料。電介質(zhì)-金屬干涉疊層表面可選用ZrB₂、Mo/Co/Cr-Cr₂O₃、Mo-AlN或Au-TiO₂/MgO等材料。本征吸收選擇性吸收表面W、HfC或Cu₂S等材料。微不平表面可選用Cu、Ni、SS、Re或W等材料。本實施例中，選擇性吸收涂層由金屬反射層與形成在金屬反射層上的半導(dǎo)體吸收層構(gòu)成。金屬反射層材料為Ge，半導(dǎo)體吸收層的材料為Al。鍍在U型導(dǎo)熱金屬管外表面的選擇性吸收涂層用于吸收太陽光可見光，減小紅外輻射，提高對太陽光的吸收效率，降低輻射效率，從而提高U型導(dǎo)熱金屬管的工作溫度。

如圖2和圖3所示，所述屏蔽反射部件4為凹槽型，包括主體部41、延伸部42、第一擋板43和第二擋板44，其中，

所述主體部41為一平板，置于所述U型導(dǎo)熱金屬管2下方，且所述平板上設(shè)置數(shù)個孔45，用于放置所述陶瓷隔熱組件6；

所述平板兩端向外延伸形成至所述吸熱膜板3外側(cè)形成延伸部42；

所述第一擋板43和第二擋板44分別設(shè)置在所述屏蔽反射部件4的兩端，與所述主體部41和所述延伸部44構(gòu)成凹槽，

其中，所述第二擋板44上設(shè)置兩個缺口46，供所述U型導(dǎo)熱金屬管2穿過。

所述屏蔽反射部件4與所述吸熱膜3板形成腔體，將所述U型導(dǎo)熱金屬管2主體封閉在所述腔體內(nèi)。

本實用新型中，所述屏蔽反射部件與所述吸熱膜板形成腔體，將吸熱膜板背部、導(dǎo)熱金屬管全封閉在內(nèi)，能夠減小輻射熱損失。

本實用新型中，所述屏蔽反射部件的雙面，均采用鍍鋁/鏡面拋光形式，將材料表面發(fā)射率降至2％及以下。

本實用新型中，為避免接觸導(dǎo)熱，所述屏蔽反射部件與所述U型導(dǎo)熱金屬管之間保持0.8-1.5mm的距離；所述屏蔽反射部件與所述吸熱膜板之間保持0.8-1.5mm的距離。

如圖1和圖2所示，支架5包括配套使用的第一支架51和第二支架52，所述第一支架51置于所述殼體1與所述吸熱膜板3之間，所述第二支架52置于所述屏蔽反射部件4與所述殼體1之間。

所述第一支架51、第二支架52、吸熱膜板3和屏蔽反射部件4均設(shè)置有孔，與所述陶瓷隔熱組件6通過螺栓8和螺母9連接。

第一支架51和第二支架52結(jié)構(gòu)相同，以第一支架51為例描述結(jié)構(gòu)。如圖4所示，所述第一支架51包括第一支架橫梁53以及由第一橫梁53兩端向上延伸的兩第一彎曲部54；同樣所述第二支架包括第二支架橫梁以及由第二橫梁兩端向上延伸的兩第二彎曲部，

其中，如圖2所示，所述第一支架橫梁53設(shè)置在置于所述殼體1與所述吸熱膜板3之間，所述第二支架橫梁設(shè)置在所述屏蔽反射部件4與所述殼體1之間，且所述兩第一彎曲部54和兩第二彎曲部均卡貼在所述殼體1內(nèi)側(cè)。

如圖4所示，所述第一支架橫梁和/或所述第二支架橫梁為鏤空結(jié)構(gòu)。

本實用新型中，將第一支架橫梁、第二支架橫梁設(shè)置為鏤空結(jié)構(gòu)，減小吸熱膜板面遮擋損失，減小由支架向玻璃殼體的導(dǎo)熱損失。

本實用新型中，支架采用低放氣量材料(金屬或其他)制成，第一支架和第二支架配套使用，將吸熱膜板、屏蔽反射部件、U型導(dǎo)熱金屬管、陶瓷隔熱組件通過螺栓螺母固定在所述殼體內(nèi)部。

如圖2和5所示，本實用新型的陶瓷隔熱組件6包括兩陶瓷墊圈61、一陶瓷長柱63和兩陶瓷短柱62，其中，

所述陶瓷長柱63為具有一通孔的柱體，兩端分別抵在所述吸熱膜板3和所述屏蔽反射部件4上，具體地，抵在所述屏蔽反射部件4的主體部41上；

所述兩陶瓷墊圈61均為具有一通孔的墊圈，分別設(shè)置在所述第一支架51和所述第二支架52上；

所述兩陶瓷短柱62為臺階短柱，包括一體成型的均具有通孔的第一柱體64和第二柱體65，所述兩陶瓷短柱的第一柱體64分別置入所述吸熱膜板3和屏蔽反射部件4具體為主體部41的孔內(nèi)，所述兩陶瓷短柱的第二柱體65分別設(shè)置在所述第一支架51和所述吸熱膜板3之間、所述屏蔽反射部件4和所述第二支架52之間；所述第一柱體64的通孔的直徑小于所述第二柱體65的通孔的直徑；

且所述兩陶瓷墊圈61的通孔與所述兩陶瓷短柱62的第一柱體64的通孔的直徑相同；所述陶瓷長柱63的通孔與所述兩陶瓷短柱62的第二柱體65的通孔的直徑相同；

所述螺栓8穿過各通孔，連接所述第一支架51、吸熱膜板3、屏蔽反射部件4和第二支架52，與螺母9配合從而進(jìn)行固定連接。

其中所述兩陶瓷墊圈的通孔與所述兩陶瓷短柱的第一柱體的通孔與所述螺栓相匹配。

本實用新型中，采用陶瓷隔熱組件將螺栓與第一支架、吸熱膜板、屏蔽反射部件、第二支架隔離，減小吸熱膜板通過螺栓向屏蔽反射部件、第一支架、第二支架傳導(dǎo)熱量。

本實用新型的集熱器，所述支架的個數(shù)為N，所述陶瓷隔熱組件的個數(shù)為2N，N為1-5。

為了維持集熱器殼體內(nèi)的真空度，可在殼體內(nèi)填制用于維持殼體內(nèi)真空度的蒸散型和非蒸散型吸氣劑。此外，密封套管的外側(cè)可以包裹保溫材料，或者套設(shè)真空保溫套管，以減少熱量損失，提高集熱器的工作效率。

本實用新型的集熱器內(nèi)設(shè)有與吸熱膜板，吸熱膜板上涂覆有太陽吸收效率高、反射效率低的選擇性吸收涂層，吸熱膜板的表面積較大，吸熱膜板吸收的熱量能夠迅速傳遞給U型導(dǎo)熱金屬管，熱輻射屏蔽層，熱輻射屏蔽層用于減少集熱器的熱輻射損失。且本實用新型的集熱器中可僅設(shè)有一個U型導(dǎo)熱金屬管，使得集熱器的結(jié)構(gòu)被簡化，制作工藝和成本低且安裝方便。

以上已詳細(xì)描述了本實用新型的較佳實施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本實用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。