基本信息
- 项目名称：
- 提高太阳能利用率的真空管太阳能集热器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本发明分析了日常生活中使用太阳能的现有真空管集热器存在的弊端，基于相关领域理论基础及既有改造方案，分别从“开源”与“节流”的角度提出了“提高太阳能利用率的椭圆型太阳能集热器”和“减少漏光的V型太阳能集热器”两个优化方案。
- 详细介绍：
- 本发明分析了现有真空管太阳能集热器的弊端，遵循提高真空管受光面积、减小漏光的优化设计思路，提出了两种提高太阳能利用率的新型太阳能集热器真空管排列结构，分别给出了具体的实施例，并通过理论研究的方法初步验证了设计理念的可行性。新型太阳能集热器在提升系统性能的同时，间接节约了常规能源的消耗，减少了污染物的排放，实现了资源与环境的友好融合。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的及思路：现有真空管太阳能集热器真空管之间有间隙，间隙漏掉的太阳能无法有效利用，同时太阳是按椭圆形轨迹运行。因此，当太阳偏东或偏西时，现有集热器真空管只有较少的面积能够接收太阳光，在一定程度上影响真空管的单位有效采光面积。本发明遵循提高真空管受光面积、减小漏光的优化设计思路，提出了真空管组分别呈椭圆型和V型排布的两种新型太阳能集热器结构。同时利用理论计算的方法证明了新型太阳能集热器集热效率较现有集热器高。创新点：本发明集热器真空管接收太阳光的有效面积较现有集热器的大，太阳光漏过率较现有集热器小，从而提高了集热器的太阳能利用效率，有效保证了用户的全天热水需求。主要指标： ① 椭圆型及V型太阳能集热器与普通型正午前后太阳能利用效率相当。 ② 清晨和傍晚时刻，椭圆型与普通型太阳能集热器的效率比值在8以上；V型集热器相对于椭圆型更高，效率比值在9以上。
科学性、先进性
- 科学性及先进性：本发明基于一定的理论基础及已有的解决方案，从真空管组排列结构出发，提出了两种新型太阳能集热器真空管排列结构，从而提高了真空管接收太阳光的有效面积，减小了太阳光漏过率。文章通过理论计算的方法对效率提升进行了验证，同时相对现有集热器来说优化方案并未增加设备的占地面积，便于用户改造使用。新型太阳能集热器在提升系统性能的同时，间接节约了常规能源的消耗，减少了污染物的排放，实现了资源与环境的友好融合。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明及技术特点：真空管呈椭圆型排列的太阳能集热器主要基于太阳能综合利用率的提升考虑，同时在一定程度上减少了太阳光的动态漏过率；真空管呈V型排列的太阳能集热器主要基于减少太阳能集热器真空管漏光率考虑，同时在一定程度上提高了真空管的动态受光面积。适用范围：单台适用于家庭日常生活热水供给；规模化适用于太阳能资源相对丰富的地域，可推广应用到可再生能源示范项目之中。推广前景：太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，应当在资源紧缺的战略背景下着重为我们合理开发利用。文章给出的两种新型太阳能集热器集热效率较现有集热器高，并且有利于早晨和傍晚光线不足时太阳能的利用，符合“加快建设资源节约型、环境友好型社会”的要求。同时相对现有集热器来说并未增加设备的占地面积，便于用户改造使用，推广应用空间较大。经济效益预测：椭圆型及V型太阳能集热器全天太阳能利用率较普通型高，清晨和傍晚相对普通型效率比值在8以上，因此能够间接节约矿石能源消耗，从而产生一定的经济效益与环境效益。
同类课题研究水平概述
- 太阳能集热器属于一种成熟的产品，目前对其研究主要集中在效率提升、拓展使用范围与规模化应用方面。传统的平板太阳能集热器是应用最为广泛的集热器类型，但是这类集热器效率较低，冬季使用容易出现结冻现象。随着国民经济的发展，人们对生活品质的追求逐年提升，传统平板集热器逐渐被综合性能更加优良的真空管集热器所取代，随之针对真空管集热器的研究成为相关领域工作者的研究重点。但目前的研究主要集中在对其使用范围的拓展及规模化应用方面，例如适用于北极极端气象条件的集热器，能够提供温度高于100℃的高温热水的集热器，能够良好融合在可再生能源示范项目建筑中的集热器等等。而集热效率方面，在现有材料及技术条件下，想要有较大的提升存在困难，因此并未有太多学者对其进行研究。在这样的研究背景下，本发明从日常生活出发，分析了现有真空管集热器存在漏光的弊端，基于相关领域理论基础及既有改造方案，分别从“开源”与“节流”的角度提出了“提高太阳能利用率的椭圆型太阳能集热器”和“减少漏光的V型太阳能集热器”两个优化方案。从而提升了真空管太阳能集热器系统全天的集热效率，特别是提高了早晨和傍晚时太阳能的利用率，进而有效保证了用户的全天热水需求，为集热效率的研究提供了新的思路。
