太陽能空氣加熱器

太陽能熱水器是目前太陽能利用中技術最成熟和套用最廣泛的一種裝置。空氣是一種比水更容易得到的傳熱介質。太陽能空氣加熱器是利用太陽能加熱空氣的裝置。熱空氣的用處很多，最主要的是乾燥農副產品、工業原料和製品以及建築物取暖等等。

基本介紹

• 中文名：太陽能空氣加熱器
• 外文名：Solar air heater
• 原理：利用太陽能加熱空氣的裝置
• 作用：乾燥農副產品、工業原料和製品
• 優點：不考慮防腐、不存在結冰等
• 缺點：對流換熱係數小

太陽能空氣加熱器的類型

按不同的吸熱板結構，太陽能空氣加熱器可分為多種不同的類型。

1、平板型吸熱板集熱器

這是一種最簡單和套用相當普遍的集熱器。其頂部是一層或兩層透明蓋板，底部為隔熱材料，透明蓋板與隔熱材料之間即為平板型吸熱器。視設計要求，空氣可在吸熱板上方或下方流動，也可同時在上方和下方流動。

2、帶肋的平板型吸熱板集熱器

為強化空氣與平板型吸熱板之間的換熱，可採用帶肋的吸熱板，加肋的結果，不僅增大了空氣流與吸熱板的接觸面積，也增強了空氣流的擾動，因而能加強空氣流與吸熱板之間的換熱。

3、波紋狀吸熱板集熱器

這是將吸熱板做成波紋狀的集熱器。其優點不僅具有方向選擇性，而且對太陽輻射的吸收率大於發射率。這是因為射入V形槽內的太陽直射輻射要經受多次反射後才能離開V形槽，而熱輻射則是半球向的。文獻(3)指出，若採用具有光譜選擇性吸熱表面的波紋狀吸熱板，選擇性輻射特性會進一步得到改善。另外，由於吸熱板與底板組成的空氣流道呈倒V形，故空氣流與吸熱板之間的換熱係數也能增大。

4、疊層玻璃型集熱器

此類集熱器的吸熱板是由位於透明蓋板與底板之間的一組疊層玻璃組成，在沿氣流方向的每層玻璃的尾部，都塗有黑色塗料。空氣流過疊層玻璃之間的通道時，將被每層塗有黑色塗料的玻璃的尾部加熱。

5、 多孔吸收體型集熱器

金屬網，紗網或鬆散堆積的金屬屑、纖維材料等都為多孔吸收體。將多孔吸收體斜置於透明蓋板與吸熱底板之間，就構成了一個多孔吸收體型集熱器，這種多孔吸收體型集熱器具有很高的體積換熱係數，若設計得當，空氣流通過多孔吸收體的阻力會很小。

6、帶小孔的波紋狀吸熱板集熱器

和波紋狀吸熱板集熱器不同，帶小孔波紋狀吸熱板集熱器，其氣流不是在倒V形槽中流動，而是通過倒V形壁上的小孔流動。

7、帶小孔的平板吸熱板集熱器

吸熱板為普通乎板，但其有很多小孔，空氣的人口位於吸熱板的上方，空氣的出口則位於吸熱板的下方

除上述以外，還有一些具有不同吸熱板結構的集熱器，暫不一一敘述。但就本質來說，太陽能空氣加熱器按空氣是否穿過吸熱體而分為兩種類型。第一種是，空氣並不穿過吸熱體，而只是在吸熱體的上方或下方流動，或同時在吸熱體的上、下方流動，可稱為不透氣吸熱體空氣加熱器。第二種即空氣穿過吸熱體，這種類型的集熱器通常稱為多孔吸熱體太陽能空氣加熱器。

太陽能空氣加熱器的套用

任一種太陽熱收集器加熱的空氣，主要可以用在如下的過程中：

(1)加熱建築物；

(2)利用乾燥床或吸收式製冷過程作建築物空調；

(3)烘乾農產品和木材；

(4)加熱暖房；

(5)用空氣加熱器作為布雷頓循環或斯特林循環這類熱機的熱源，但是，這種特殊的套用，要求大約幾百度的溫度。

太陽能空氣加熱器的優點

(1)不存在冬季的結冰問題；

(2)微小的漏損不致嚴重影響空氣加熱器的工作和性能；

(3)加熱器承受的壓力很小，可用較薄的金屬板製造；

(4)不必考慮材料的防腐蝕問題；

(5)經加熱的空氣可直接用於乾燥或房屋取暖，勿需增添中間熱交換器。

太陽能空氣加熱器的缺點

首先，因空氣的導熱係數很小，故空氣的對流換熱係數遠小於水的對流換熱係數。其次，與水相比，空氣的密度小，以致在得到同樣熱量的情況下，為使空氣能在加熱系統中流動，就得消耗較大的送風功率。另外，空氣的熱容量很小，為貯存熱能，得使用石塊或鵝卵石等貯熱堆，而以水為傳熱介質時，它同時可兼作熱容量大的貯熱介質。

由於空氣的對流換熱係數很小，故設法強化空氣和吸熱板之間的換熱是提高空氣加熱器性能的關鍵。但強化傳熱的某些措施，會導致系統阻力的增大，所以，好的空氣加熱器必須既有高的換熱能力，又有允許的流阻，以減小風機的功率。