[发明专利]一种利用固体黑色颗粒集热的方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，涉及一种利用固体黑色颗粒集热方法。

背景技术

目前，太阳能利用方面主要的几种集热器，如真空玻璃管、平板式及聚焦式等几种形式，都是靠在管壁上的选择和非选择性吸热涂层作为光热转换层，对太阳光的吸收率不高，体现在换热比面积(界面)小、热容小、涂层要求制作工艺高、成本高，很难大规模普及性生产。

已有技术的集热器，如真空管式，里面的介质是水或导热液体，存在着冬天低温怕冻、易碎，高温易产生蒸汽，对密封条件要求严格。利用黑液做吸热工质也仍然存在着低温怕冻、高温易汽化、氧化变质、易腐蚀、缺乏长效稳定性等诸多问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用固体黑色颗粒集热的方法，换热比面积大，制作工艺简单、成本低，易于大规模普及性生产。

本发明一种利用固体黑色颗粒集热的方法，其特征在于利用固体黑色颗粒作为光热转换工质自由摊或堆放在绝热材料上，其上带有透光保温外罩，在固体黑色颗粒光热转换工质中或背光面置有换热腔体，换热腔体中的介质为液体或气体。或者是，利用固体黑色颗粒作为光热转换工质盛装在透光容器内，在透光容器的向阳面外带有透光绝热层，透光容器的背光面外设有绝热材料层，在固体黑色颗粒光热转换工质中或背光面置有换热腔体，换热腔体中的介质为液体或气体。

固体黑色颗粒可以是本身是黑色的无机材料，如氧化铜、煤粉、石墨粉、活性炭、炭黑、铁矿粉等。或者是染色的粉(沙)，如染色的天然沙石、矿石及金属或金属氧化物及非金属的粉或沙的干燥颗粒，可根据需要工质的导热系数、焓值、热熔而选择工质材料的材质和数量。

染色可按照已有技术方式分为干法染色和湿法染色。如用20-40目的海河沙子用高黑度碳素墨水进行染色后干燥。干法染色：用1500目的石墨粉适量与一定量的硅酸盐水泥混合，通过干法分散搅拌后染为黑色粉末。

由于各种材质的焓、热熔、导热系数不同，可根据需要，瞬间换热或有一定蓄热量的要求选择固体黑色颗粒的材质用量及颗粒粒径等。导热系数可在401-0.1W/(m·K)之间选择，因此可选择性范围广谱，对各种经济造价的选择范围大，也就是选择需要的材料容易。

换热腔体可以是无机金属材料，也可以是陶瓷材料或者有机塑料管材；可以是圆管，也可以是扁管、波纹管等。盛装在透光容器时可以是用紫铜高效换热腔体。大换热面积的换热腔体(腔体)置于固体黑色颗粒之中，也可以置于固体背光面之外。

透光绝热层为真空层或空气层，由透光材料与固体黑色颗粒之间的空间形成，透光材料可以选用高透光塑料膜片，如PVC、PE、PET、PC、EVA等，玻璃单层或中空、真空玻璃。

本发明的优点：换热比面积大，制作工艺简单、成本低，易于大规模普及性生产。可使太阳能利用非常容易地推广到各个行业和领域，彻底改变人们对太阳能利用就联想到玻璃真空管的局限性，将目前这种概念性的辅助能源变为主流能源，开辟了太阳能利用的新概念。广泛地适用于大型太阳能反季节储热，建筑太阳能一体化工程。经济造价多种选择档次，可开发出各种用途的太阳能集热装置，环保、安全、稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图3为本发明的结构示意图之三。

图中：1透光保温外罩  2固体黑色颗粒  3换热腔体  4绝热材料层  5透光绝热层6透光容器  7立柱

具体实施方式

以下结合实施例附图说明，本发明并不限于图示情况。

如图1，本发明利用固体黑色颗粒集热的方法，将固体黑色颗粒2自由堆放在绝热材料层4上，其上带有透光保温外罩1，透光保温外罩1与固体黑色颗粒之间为透光保温层。在固体黑色颗粒光热转换工质中置有绝热换热腔体(换热管)3，换热腔体中的介质为液体或气体。

如图2，利用固体黑色颗粒2作为光热转换工质盛装在透光容器1内，在透光容器的向阳面带有透光绝热层5，透光绝热层5的最顶面也即透光容器外壳为透光材料。透光容器的背光面外设有绝热材料层4，在固体黑色颗粒光热转换工质背光面置有换热腔体3，换热腔体3中的介质为液体或气体。透光容器内加有支撑立柱7。

如图3，将固体黑色颗粒2自由堆放在绝热材料层4上，其上带有弧形透光保温外罩1，透光保温外罩1与固体黑色颗粒之间为透光保温层，并加有支撑立柱7。在固体黑色颗粒光热转换工质中置有绝热换热腔体(换热管)3，换热腔体中的介质为液体或气体。

实施例1：