一種改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱設(shè)備，屬于太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全球性能源和環(huán)境問(wèn)題迫切要求新能源的開(kāi)發(fā)利用，能源危機(jī)、全球變暖、環(huán)境污染的問(wèn)題是當(dāng)今人類面臨的重要課題，充分利用太陽(yáng)能等清潔、可再生的自然資源，是降低建筑內(nèi)采暖空調(diào)和熱水供應(yīng)等耗能、提高室內(nèi)熱舒適度的有效途徑。但太陽(yáng)能具有能流密度低，間歇性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中需采用一些技術(shù)手段以更充分利用太陽(yáng)能。
[0003]太陽(yáng)能的利用包括熱利用和發(fā)電兩種典型形式，其中以熱利用更為普遍，太陽(yáng)能空氣集熱器就是其中一種。太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，安裝維護(hù)方便，無(wú)泄漏、堵塞、防凍等問(wèn)題，使用過(guò)程中不存在二次能量轉(zhuǎn)換，同時(shí)適用于水資源匱乏的地區(qū)，因此被廣泛用于輔助供暖、制取生活熱水、農(nóng)副產(chǎn)品干燥等領(lǐng)域。為了提高太陽(yáng)能空氣集熱器的工作性能，一般都會(huì)在其內(nèi)部增設(shè)結(jié)構(gòu)增加粗糙度，通過(guò)制造湍流強(qiáng)化腔內(nèi)空氣與集熱部件的換熱，如采用V字型吸熱板、針肋型集熱板或設(shè)置折流板等，其中折流板型空氣集熱器(如圖1所示)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制作安裝，成本低，效率高，使用壽命較長(zhǎng)，具有更大的推廣價(jià)值。
[0004]傳統(tǒng)型的折流板空氣集熱器效能的繼續(xù)提高受到以下限制:折流板型空氣集熱器內(nèi)部流動(dòng)的特點(diǎn)是氣流在折流板的導(dǎo)向作用下，蛇形流動(dòng)，但在折流板的后部及角隅處不可避免的形成大范圍的分離渦和角隅渦，如圖2所示。局部旋渦的形成會(huì)導(dǎo)致熱空氣局部堆積，使得集熱板上的熱量不能有效散失到腔內(nèi)空氣中，同時(shí)局部高溫區(qū)域?qū)?yīng)的蓋板處向外界環(huán)境的散熱損失也較大，從而限制了集熱效率的提高。
[0005]本實(shí)用新型提出一種簡(jiǎn)單的方法，可以用于改進(jìn)折流板型空氣集熱器的效率。主要方法為在折流板面開(kāi)孔。工作時(shí)，氣流除了沿著蛇形通道流動(dòng)，還會(huì)從此小孔處流出，形成泄漏渦，如圖3所示，這樣既加強(qiáng)了空氣的擾動(dòng)，形成的射流又可以強(qiáng)化空氣與集熱芯板的對(duì)流換熱，同時(shí)又可以很好地吹除折流板后的局部漩渦，抑制局部高溫區(qū)的形成，可以很大程度減少集熱器向外界的散熱，提高集熱器效率。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低、實(shí)用性強(qiáng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型是針對(duì)傳統(tǒng)折流板型空氣集熱器的固有缺陷，借鑒現(xiàn)代建筑在圍墻上開(kāi)孔洞解決墻背部不當(dāng)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生的旋風(fēng)區(qū)域引起空氣滯留，粉塵垃圾聚集等一系列問(wèn)題，提出的一種簡(jiǎn)單有效的改進(jìn)方法。利用人造的泄漏流動(dòng)強(qiáng)化集熱器內(nèi)空氣的摻混，同時(shí)吹除局部的空氣漩渦，減少散熱損失，從而提高集熱器效率。
[0007]該太陽(yáng)能空氣集熱器包括一個(gè)框架，框架內(nèi)襯支撐結(jié)構(gòu)。底部是集熱芯板(保溫材料+高吸收率涂層)，框架上部設(shè)置透明玻璃蓋板，四周設(shè)置保溫材料。在集熱器的長(zhǎng)邊方向上交錯(cuò)布置一定數(shù)量的折流板，如圖1所示。折流板與集熱芯板相互垂直，沿折流板長(zhǎng)度方向在折流板面開(kāi)孔，如圖4所示。
[0008]本實(shí)用新型可通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]所述改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，外部形狀為長(zhǎng)方體型，其長(zhǎng)邊和寬邊的推薦尺度分別為2m和lm，厚度介于10?20厘米之間；
[0010]所述框架為長(zhǎng)方體框架，可以采用鋁合金或角鋼制作，連接方式為焊接，鏤空部分可用鍍鋅白鐵皮或木板當(dāng)作內(nèi)襯；
[0011]所述透明蓋板可以采用雙層玻璃蓋板、單層玻璃蓋板甚至可以是透明塑料薄膜；
[0012]所述折流板在氣流通道內(nèi)沿著長(zhǎng)邊方向垂直集熱芯板、交錯(cuò)布置，折流板與透明蓋板和集熱板完全接觸，折流板數(shù)量應(yīng)控制在3?5個(gè)；
[0013]所述折流板可以采用透明玻璃，以減少對(duì)集熱芯板的遮擋，或采用具有高吸收率表面涂層(如黑鉻)的非透光材料制作，以增加集熱器的得熱；
[0014]所述小孔沿折流板長(zhǎng)度方向布置，小孔數(shù)量控制在2?10個(gè)，小孔直徑控制在10?40mm，開(kāi)孔位置可向上靠近透明蓋板、居中或向下靠近集熱板；
[0015]所述集熱芯板可以采用鍍有高吸收率涂層(如黑鉻)的薄金屬板制作；
[0016]所述保溫材料，可以是一些常見(jiàn)的有機(jī)或無(wú)機(jī)類的保溫材料，如聚苯乙烯、巖棉、玻璃纖維棉或聚氨酯材料等，其厚度約為30?50mm，加工時(shí)將保溫材料粘貼或嵌入到結(jié)構(gòu)框架中；
[0017]所述改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，采用機(jī)械通風(fēng)的方式，如采用變頻風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部空氣流動(dòng)，這樣可以根據(jù)日照條件主動(dòng)控制集熱器空氣流量，調(diào)節(jié)出口空氣溫度，同時(shí)風(fēng)機(jī)設(shè)置在集熱器出口，這樣設(shè)置可在集熱器內(nèi)部形成負(fù)壓，減少集熱器向外的滲透損失;
[0018]所述改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，為達(dá)到適宜的出口空氣溫度，其處理氣量應(yīng)控制在20?40m3/(h.m2)為宜。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是傳統(tǒng)折流板型集熱器流道中截面流線圖；
[0021]圖3是在折流板靠近底板開(kāi)孔時(shí)發(fā)生泄漏流動(dòng)示意圖；
[0022]圖4是在折流板靠近底板開(kāi)孔時(shí)集熱器剖面圖。
[0023]附圖符號(hào)說(shuō)明:1.入口，2.出口，3.透明蓋板，4.折流板，5.集熱板，6.四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)，7.底板，8.保溫板，9小孔，10角隅渦，11分離渦，12泄漏渦，13間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面根據(jù)附圖和典型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型包括一個(gè)框架，框架可以采用鋁合金或角鋼焊制而成，且為長(zhǎng)方體型，其長(zhǎng)邊和寬邊的推薦尺度分別為2m和lm，厚度介于10?20cm之間?？蚣芩闹軆?nèi)側(cè)均嵌入或粘貼有保溫板8，保溫板可以采用巖棉制作，底部保溫板粘貼具有黑鉻涂層的薄金屬板構(gòu)成集熱芯板5，集熱芯板下面設(shè)置底板7，底板可采用薄木板或薄鐵皮制作，起到均勻支撐集熱芯板的作用。集熱器上部設(shè)置透明蓋板3，一般可采用氣密性較好的工廠預(yù)制雙層玻璃。在集熱芯板5和透明蓋板3之間，沿集熱器長(zhǎng)邊方向，交錯(cuò)設(shè)置一定數(shù)量的折流板4。折流板4與集熱芯板5垂直，折流板4在設(shè)置過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，折流板與集熱芯板和透明蓋板完全接觸，并沿折流板長(zhǎng)度方向在折流板面開(kāi)孔9，小孔數(shù)量控制在2?10個(gè)，小孔直徑控制在10?40mm，開(kāi)孔位置可向上靠近透明蓋板、居中或向下靠近集熱板。折流板4可以采用玻璃制作，也可以采用具有高吸收率表面涂層的非透光材料制作。考慮到集熱效率和阻力之間的平衡，折流板數(shù)量應(yīng)控制在3?5個(gè)。折流板4嵌插入圍護(hù)結(jié)構(gòu)6中一定深度，通過(guò)緊配合或輔以粘結(jié)劑固定。
[0026]工作時(shí)，在出口變頻風(fēng)機(jī)的抽吸下，氣流從下部開(kāi)口 I進(jìn)入，沿著折流板4形成的蛇形通道經(jīng)過(guò)集熱器加熱，最后通過(guò)上部開(kāi)口 2流出送往用戶端。在流動(dòng)過(guò)程中，大部分空氣繞著折流板向前蛇形流動(dòng)，并在折流板后形成分離渦和角隅渦；一小部分空氣會(huì)通過(guò)折流板面上的小孔9流出，形成的射流可以強(qiáng)化空氣與集熱芯板的對(duì)流換熱，有利于降低集熱板的溫度，減少輻射熱損，同時(shí)還形成一種特有的流動(dòng)現(xiàn)象一小孔泄漏渦，該泄漏渦與蛇形主流摻混，強(qiáng)化了腔內(nèi)的空氣擾動(dòng)，有利于腔內(nèi)空氣溫度均勻，同時(shí)可以吹散甚至吹除因折流板形成的分離渦和角隅渦，避免局部高溫氣團(tuán)堆積，有利于減少散熱損失，提高集熱效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，在集熱器內(nèi)部沿長(zhǎng)邊交錯(cuò)布置若干折流板，在內(nèi)部形成一個(gè)蛇形通道，其特征是，折流板與透明蓋板和集熱板完全接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是采用機(jī)械通風(fēng)的方式，運(yùn)用通風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部空氣流動(dòng)，風(fēng)機(jī)設(shè)置在集熱器出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是折流板采用透光玻璃制作或采用對(duì)太陽(yáng)輻射具有高吸收率的非透光材料制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是集熱器外部形狀為長(zhǎng)方體型，其長(zhǎng)邊和寬邊的推薦尺度分別為2m和lm，厚度介于10?20cm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是折流板沿集熱器的長(zhǎng)邊方向交錯(cuò)布置，折流板數(shù)量應(yīng)控制在3?5個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是處理氣量應(yīng)控制在 20 ?40m3/ (h.m2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱器，其特征是開(kāi)孔沿折流板長(zhǎng)度方向布置，開(kāi)孔數(shù)量控制在2?10個(gè)，開(kāi)孔直徑控制在10?40mm，開(kāi)孔位置可向上靠近透明蓋板、居中或向下靠近集熱板。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的折流板型太陽(yáng)能空氣集熱設(shè)備，屬于太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域。其主要特征在于，其內(nèi)部沿集熱器長(zhǎng)邊交錯(cuò)布置若干折流板，在集熱器內(nèi)部形成一蛇形通道，折流板與透明蓋板和集熱板完全接觸，并沿折流板長(zhǎng)度方向在折流板面上開(kāi)孔，開(kāi)孔位置可向上靠近透明蓋板、居中或向下靠近集熱板。工作時(shí)，氣流一方面沿蛇行通道流動(dòng)，另一方面會(huì)從小孔處流出，形成泄漏渦，既加強(qiáng)了空氣的擾動(dòng)和混合，其形成的射流又可以強(qiáng)化空氣與集熱芯板的對(duì)流換熱，同時(shí)又可以很好地吹除折流板后的局部漩渦，抑制局部高溫區(qū)的形成，可以很大程度減少集熱器向外界的散熱，提高集熱器效率。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】F24J2-46, F24J2-20, F24J2-05
【公開(kāi)號(hào)】CN204460771
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520027700
【發(fā)明人】胡建軍, 馬龍, 孫喜山, 張永貴
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日