專利名稱：一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱設(shè)備，尤其涉及一種利用太陽能輻射熱量加熱空氣的空氣集熱裝置，屬于太陽能利用及建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)能源(如煤炭、石油等)日趨緊張的今天，可再生能源(如太陽能、風能、 水能、生物質(zhì)能等)作為替代能源有了長足的發(fā)展。在我國北方地區(qū)，日照充沛，屬于太陽能利用的 I、II、III 類地區(qū)([IjChris C. S. Lau, Jos印h C. Lam, Liu Yang, Climate classification and passive solar design implications in China,Energy Conversion & Management，2007 :2006 2015)，因此太陽能利用在北方地區(qū)有著良好的發(fā)展前景。由于我國北方地區(qū)氣候寒冷，供暖能耗大，如果利用太陽能解決一部分供暖負荷，將對我國建筑節(jié)能減排，尤其是村鎮(zhèn)建筑節(jié)能減排工作，起到重要的作用。太陽能空氣集熱裝置是太陽能熱利用的常用技術(shù)之一。由于空氣本身具有的特性，空氣集熱裝置多以平板式為主，而平板式集熱裝置由于其向外散熱量的原因，其效率一般較低(與真空管集熱裝置相比)。尤其是空氣系統(tǒng)，由于空氣的熱容較小，導致單位質(zhì)量流量的空氣所能攜帶的熱量較少，進而引起框架溫度較高，向外散熱較多。因此，太陽能空氣集熱裝置效率的提高應(yīng)以減少集熱裝置向外熱損失為主要途徑。而減少熱損失的方式主要有兩種一是增加集熱裝置本身的保溫性能減少熱損失；二是減小空氣與集熱板之間的換熱熱阻，提高換熱效率。對于第一種減少熱損失的方式，眾多空氣集熱裝置多以增加框架保溫層厚度或采用蜂窩透光板(申請(專利)號85200928，半蜂窩雙回流太陽能空氣集熱裝置)的方式予以實現(xiàn)，但有些保溫材料或透光材料較為昂貴，導致最終集熱裝置的成本提高；對于第二種減少熱損失的方式，多數(shù)集熱裝置通過提高風機轉(zhuǎn)速、采用擾流柱、折流板(專利申請?zhí)?200710195030，折流式雙效加熱太陽能空氣集熱裝置)或雙層風道(專利申請?zhí)?00720034396，太陽能空氣集熱裝置)等方式實現(xiàn)，這種做法雖然對提高效率有一定幫助，但效率提高的幅度有限。此外，增加流速會在一定程度上增加功耗，使得運行費用提尚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，以進一步提高空氣集熱裝置的效率，同時降低產(chǎn)品的生產(chǎn)和運行成本。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，含有透光蓋板、集熱板、進風管、進風口、出風口、出風管、背板和側(cè)板；所述的背板與側(cè)板上均設(shè)有保溫板；所述的透光蓋板與集熱板之間形成密封空氣層，所述的集熱板與設(shè)置在背板上的保溫板之間設(shè)有空氣流通通道；在靠近出風管的框架上設(shè)有透氣管，透氣管的一端與空氣流通通道相連通，透氣管的另一端伸出框架外，并在透氣管的出口安裝有密封塞；所述的進風管和出風管位于所述的空氣流通通道的中心線上，其特征在于在空氣流通通道中沿著空氣流通的方向設(shè)有至少兩組條形翅片，相鄰兩組條形翅片之間錯落布置，且每組條形翅片的橫斷面呈起伏型的矩齒狀；在空氣流通通道內(nèi)靠近進風口處且沿空氣流通的方向設(shè)有導流結(jié)構(gòu)。所述的每組條形翅片沿空氣流通方向的長度L為200 300mm，矩齒的寬度D為 20 40mm，矩齒的高度H為40 60mm ；所述的集熱板和條形翅片均采用鋁板。本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果①利用起伏型條形翅片實現(xiàn)無源強化傳熱。利用條形翅片可以大大增加空氣與集熱板之間的換熱面積，同時利用條形翅片之間的錯落布置的縫隙增加空氣擾動，提高換熱系數(shù)。此兩方面的優(yōu)勢，大大降低空氣與集熱板之間的換熱熱阻，實現(xiàn)無源強化傳熱。②利用導流結(jié)構(gòu)優(yōu)化空氣流通通道的流場，使集熱器內(nèi)流場更加均勻，避免局部高溫，在一定程度上提高集熱器的效率。


圖1為本發(fā)明提供的太陽能空氣集熱裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為條形翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為導流結(jié)構(gòu)及擺放位置示意圖。圖中各部件表示1-透光蓋板；2-封閉空氣層；3-集熱板；4-條形翅片；5-背板； 6-保溫板；7-導流結(jié)構(gòu)；8-進風管；9-出風管；10-空氣流通通道；11-透氣管；12-密封塞； 13-密封膠及壓條；14-墊塊；15-側(cè)板；16-進風口； 17-出風口。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作原理、具體結(jié)構(gòu)作進一步的說明。所述的太陽能空氣集熱裝置的工作原理為利用太陽能輻射熱量透過透光蓋板1 加熱集熱板2，進而通過對流換熱的方式加熱流經(jīng)集熱板2的空氣。圖1為本發(fā)明提供的太陽能空氣集熱裝置結(jié)構(gòu)原理圖，該太陽能空氣集熱裝置含有透光蓋板1、集熱板3、進風管8、出風管9、進風口 16、出風口 17、背板5和側(cè)板15;所述的背板5與側(cè)板15上均設(shè)有保溫板6 ；所述的透光蓋板1與集熱板3之間形成密封空氣層 2，所述的集熱板3與設(shè)置在背板5上的保溫板6之間設(shè)有空氣流通通道10 ；在靠近出風管 9的框架15上設(shè)有透氣管11，透氣管11的一端與空氣流通通道10相連通，透氣管11的另一端伸出框架外，并在透氣管11的出口安裝有密封塞12 ；所述的進風管8和出風管9位于所述的空氣流通通道10的中心線上。在空氣流通通道10中沿著空氣流通的方向設(shè)有至少兩組條形翅片4，相鄰兩組條形翅片之間錯落布置，且每組條形翅片的橫斷面呈起伏型的矩齒狀。圖2為條形翅片的結(jié)構(gòu)示意圖。在空氣流通通道中設(shè)置條形翅片可實現(xiàn)無源強化傳熱。利用條形翅片4可以大大增加空氣與集熱板之間的換熱面積，同時利用起伏型條形翅片之間的錯落布置的縫隙增加空氣擾動，提高換熱系數(shù)。此兩方面的優(yōu)勢，大大降低空氣與集熱板3之間的換熱熱阻， 實現(xiàn)無源強化傳熱。為了達到良好的集熱效果，每組條形翅片4的沿空氣流通方向的長度 L為200 300mm，矩齒的寬度D為20 40mm，矩齒的高度H為40 60mm。另外，集熱板 3與條形翅片4均采用鋁板。
圖3為導流結(jié)構(gòu)及擺放位置示意圖。在空氣流通通道內(nèi)靠近進風口 16處且沿空氣流通的方向設(shè)有導流結(jié)構(gòu)7，導流結(jié)構(gòu)7是由呈一定角度的兩個導流片組成，能夠使得氣流盡量向四周擴散，使得垂直于空氣流通通道斷面上的氣流更加均勻，避免了集熱器內(nèi)的局部高溫，有助于提高集熱器的集熱效率。在具體實施方式
中，利用錫焊、滾焊等方式將條形翅片4固定在集熱板3上，確保條形翅片4與集熱板3接觸良好，以便減少接觸熱阻；集熱板3和條形翅片4均采用鋁板。 將集熱板3與帶有保溫板6的側(cè)板15進行固定；沿空氣流通方向，將導流結(jié)構(gòu)7置于靠近進風口 16的后側(cè)，其中心線與進風口 16的中心線重合；在集熱板3上放置若干墊塊14，如此透光板蓋1就可以與集熱板3之間形成封閉空氣層2，墊塊14盡量采用橡膠等材質(zhì)以減少熱橋；透氣管11與集熱器框架需密封良好，可以通過在側(cè)板15與透氣管11的連接處涂抹密封膠等方式實現(xiàn)。本發(fā)明可用于供熱、干燥等太陽能低溫熱利用領(lǐng)域。所述的太陽能空氣集熱裝置各部件均采用常用的材料以及制作工藝，工藝簡單，該種集熱裝置的造價在400元/m2集熱面積左右，價格低廉，具有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，含有透光蓋板(1)、集熱板(3)、 進風管(8)、進風口(16)、出風口(17)、出風管(9)、背板(5)和側(cè)板(15)；所述的背板(5) 與側(cè)板(1 上均設(shè)有保溫板(6)；所述的透光蓋板(1)與集熱板( 之間形成密封空氣層 O)，所述的集熱板⑶與設(shè)置在背板(5)上的保溫板(6)之間設(shè)有空氣流通通道(10)；在靠近出風管(9)的框架(15)上設(shè)有透氣管(11)，透氣管(11)的一端與空氣流通通道(10) 相連通，透氣管(11)的另一端伸出框架外，并在透氣管(11)的出口安裝有密封塞(12)；所述的進風管(8)和出風管(9)位于所述的空氣流通通道(10)的中心線上，其特征在于在空氣流通通道(10)中沿著空氣流通的方向設(shè)有至少兩組條形翅片G)，相鄰兩組條形翅片之間錯落布置，且每組條形翅片的橫斷面呈起伏型的矩齒狀；在空氣流通通道內(nèi)靠近進風口(16)處且沿空氣流通的方向設(shè)有導流結(jié)構(gòu)(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，其特征在于所述的每組條形翅片(4)沿空氣流通方向的長度L為200 300mm，矩齒的寬度D為 20 40mm，矩齒的高度H為40 60mm。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，其特征在于所述的集熱板C3)和條形翅片(4)均采用鋁板。
全文摘要
一種帶有起伏型條形翅片的太陽能空氣集熱裝置，屬于太陽能利用及建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。該裝置含有透光蓋板、集熱板、透氣管、密封空氣層和空氣流通通道。在空氣流通通道中沿著空氣流通的方向設(shè)有至少兩組條形翅片，相鄰兩組條形翅片之間錯落布置，且每組條形翅片的橫斷面呈起伏型的矩齒狀；在空氣流通通道內(nèi)靠近進風口處設(shè)有導流結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用條形翅片大大增加了空氣與集熱板之間的換熱面積，提高了換熱效率；利用導流結(jié)構(gòu)優(yōu)化空氣流通通道的流場。該裝置中各部件均采用常用的材料以及制作工藝，因此具有工藝簡單、造價低等優(yōu)點，本發(fā)明可用于供熱、干燥等太陽能低溫熱利用領(lǐng)域，價格低廉、運行維護方便，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號F24J2/48GK102353155SQ20111022753
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者單明, 楊旭東, 楊銘, 王鵬蘇 申請人:清華大學