專利名稱：一種帶有起伏型條形翅片的太陽(yáng)能空氣集熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能集熱設(shè)備，尤其涉及一種利用太陽(yáng)能輻射熱量加熱空氣的空氣集熱裝置，屬于太陽(yáng)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(yáng)能、風(fēng)能、 水能、生物質(zhì)能等)作為替代能源有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在我國(guó)北方地區(qū)，日照充沛，屬于太陽(yáng)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(yáng)能利用在北方地區(qū)有著良好的發(fā)展前景。由于我國(guó)北方地區(qū)氣候寒冷，供暖能耗大，如果利用太陽(yáng)能解決一部分供暖負(fù)荷，將對(duì)我國(guó)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(yáng)能空氣集熱裝置是太陽(yáng)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(dǎo)致單位質(zhì)量流量的空氣所能攜帶的熱量較少，進(jìn)而引起框架溫度較高，向外散熱較多。因此，太陽(yáng)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(duì)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(qǐng)(專利)號(hào)85200928，半蜂窩雙回流太陽(yáng)能空氣集熱裝置)的方式予以實(shí)現(xiàn)，但有些保溫材料或透光材料較為昂貴，導(dǎo)致最終集熱裝置的成本提高；對(duì)于第二種減少熱損失的方式，多數(shù)集熱裝置通過(guò)提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、采用擾流柱、折流板(專利申請(qǐng)?zhí)?200710195030，折流式雙效加熱太陽(yáng)能空氣集熱裝置)或雙層風(fēng)道(專利申請(qǐng)?zhí)?00720034396，太陽(yáng)能空氣集熱裝置)等方式實(shí)現(xiàn)，這種做法雖然對(duì)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(huì)在一定程度上增加功耗，使得運(yùn)行費(fèi)用提尚。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種帶有起伏型條形翅片的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，以進(jìn)一步提高空氣集熱裝置的效率，同時(shí)降低產(chǎn)品的生產(chǎn)和運(yùn)行成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種帶有起伏型條形翅片的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，含有透光蓋板、集熱板、進(jìn)風(fēng)管、進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、出風(fēng)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(fēng)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(jìn)風(fēng)管和出風(fēng)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(cuò)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(jìn)風(fēng)口處且沿空氣流通的方向設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。所述的每組條形翅片沿空氣流通方向的長(zhǎng)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。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果①利用起伏型條形翅片實(shí)現(xiàn)無(wú)源強(qiáng)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(shí)利用條形翅片之間的錯(cuò)落布置的縫隙增加空氣擾動(dòng)，提高換熱系數(shù)。此兩方面的優(yōu)勢(shì)，大大降低空氣與集熱板之間的換熱熱阻，實(shí)現(xiàn)無(wú)源強(qiáng)化傳熱。②利用導(dǎo)流結(jié)構(gòu)優(yōu)化空氣流通通道的流場(chǎng)，使集熱器內(nèi)流場(chǎng)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為本實(shí)用新型提供的太陽(yáng)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(dǎo)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(dǎo)流結(jié)構(gòu)；8-進(jìn)風(fēng)管；9-出風(fēng)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(jìn)風(fēng)口； 17-出風(fēng)口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的工作原理、具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。所述的太陽(yáng)能空氣集熱裝置的工作原理為利用太陽(yáng)能輻射熱量透過(guò)透光蓋板1 加熱集熱板2，進(jìn)而通過(guò)對(duì)流換熱的方式加熱流經(jīng)集熱板2的空氣。圖1為本實(shí)用新型提供的太陽(yáng)能空氣集熱裝置結(jié)構(gòu)原理圖，該太陽(yáng)能空氣集熱裝置含有透光蓋板1、集熱板3、進(jìn)風(fēng)管8、出風(fēng)管9、進(jìn)風(fēng)口 16、出風(fēng)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(fēng)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(jìn)風(fēng)管8和出風(fēng)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(cuò)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(shí)現(xiàn)無(wú)源強(qiáng)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(shí)利用起伏型條形翅片之間的錯(cuò)落布置的縫隙增加空氣擾動(dòng)，提高換熱系數(shù)。此兩方面的優(yōu)勢(shì)，大大降低空氣與集熱板3之間的換熱熱阻， 實(shí)現(xiàn)無(wú)源強(qiáng)化傳熱。為了達(dá)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(zhǎng)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。[0019]圖3為導(dǎo)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(jìn)風(fēng)口 16處且沿空氣流通的方向設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)7，導(dǎo)流結(jié)構(gòu)7是由呈一定角度的兩個(gè)導(dǎo)流片組成，能夠使得氣流盡量向四周擴(kuò)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(shí)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(jìn)行固定；沿空氣流通方向，將導(dǎo)流結(jié)構(gòu)7置于靠近進(jìn)風(fēng)口 16的后側(cè)，其中心線與進(jìn)風(fēng)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(guò)在側(cè)板15與透氣管11的連接處涂抹密封膠等方式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型可用于供熱、干燥等太陽(yáng)能低溫?zé)崂妙I(lǐng)域。所述的太陽(yáng)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(jiǎn)單，該種集熱裝置的造價(jià)在400元/m2 集熱面積左右，價(jià)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(yáng)能空氣集熱裝置，含有透光蓋板(1)、集熱板(3)、 進(jìn)風(fēng)管(8)、進(jìn)風(fēng)口(16)、出風(fēng)口(17)、出風(fēng)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(fēng)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(jìn)風(fēng)管(8)和出風(fēng)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(cuò)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(jìn)風(fēng)口(16)處且沿空氣流通的方向設(shè)有導(dǎo)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(yáng)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(zhǎng)度L為200 300mm，矩齒的寬度D為 20 40mm，矩齒的高度H為40 60mm。
專利摘要一種帶有起伏型條形翅片的太陽(yáng)能空氣集熱裝置，屬于太陽(yáng)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(cuò)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(jìn)風(fēng)口處設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型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(dǎo)流結(jié)構(gòu)優(yōu)化空氣流通通道的流場(chǎng)。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(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型可用于供熱、干燥等太陽(yáng)能低溫?zé)崂妙I(lǐng)域，價(jià)格低廉、運(yùn)行維護(hù)方便，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F24J2/22GK202204187SQ20112028811
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:清華大學(xué)