專利名稱:一種平板太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明用于太陽能領(lǐng)域,特別是涉及一種平板太陽能集熱器。
背景技術(shù):
隨著能源危機與環(huán)境污染等問題的日益突出,世界各國對節(jié)能減排與環(huán)保認(rèn)識的不斷加深,以及太陽能具有無可比擬的優(yōu)勢,依靠轉(zhuǎn)換太陽輻射能的集熱設(shè)備成為了太陽能利用的趨勢。尤其是平板太陽能集熱器,具有結(jié)構(gòu)簡單、易于和建筑結(jié)合、直射輻射和漫射輻射均勻采集和成本相對較低等優(yōu)點,已引起了建筑行業(yè)和消費者的青睞。然而,普通平板太陽能集熱器的排管中容易結(jié)垢且無法清洗,零度以下時排管易被凍裂且夜晚會產(chǎn)生回流,這些缺點都限制了普通平板太陽能集熱器的大面積推廣使用。把熱管技術(shù)引入平板太陽能集熱器能夠很好地克服上述缺點。熱管具有傳熱能力強、抗凍性好,單向傳熱不會產(chǎn)生熱回流,不存在結(jié)垢問題。目前效果較好的有板狀熱管的太陽能吸熱板,其考慮了加工、成本以及傳熱性能,但其把微熱管束限定在板狀熱管框架內(nèi),導(dǎo)致制造和安裝工序繁瑣不便,材料重量也大大增加;此外,平板框架的平面表面形設(shè)計不利于增加對太陽光的吸收面積;而且微熱管和板狀吸熱片采用分體式結(jié)構(gòu),使得整個結(jié)構(gòu)整體性和強度降低、傳熱效果變差更難于維護。 平板太陽能集熱器由于溫度的變化引起系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力的波動,導(dǎo)致集熱器產(chǎn)生機械疲勞,降低了其使用壽命。目前市場上的平板太陽能集熱器為了這個問題,生產(chǎn)商都采用集熱器非密閉設(shè)計。這會加強了太陽能集熱器系統(tǒng)內(nèi)和環(huán)境間的對流換熱,同時也會把微小顆?;蛴泻怏w引進(jìn)集熱器內(nèi),降低了集熱器的集熱效果和使用壽命。在平板太陽能集熱器的透明蓋板和吸熱板之間的空氣由于溫度不均勻會引起熱對流,影響保溫效果從而降低集熱效果。目前通用的技術(shù)是在它們之間設(shè)置蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置,這會引起加工難度和成本上升同時減少了投射到吸熱板表面上的太陽光。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題,本發(fā)明提供一種提高結(jié)構(gòu)整體性、方便制造和安裝、便于維護、而且增加太陽光吸收面積的平板太陽能集熱器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種平板太陽能集熱器,包括設(shè)有集熱腔的外框架和縱向設(shè)在集熱腔內(nèi)的吸熱片,吸熱片的外側(cè)表面上并排設(shè)有若干縱向的波紋凸起,各波紋凸起內(nèi)均設(shè)有密閉且灌裝有工質(zhì)的微管道,集熱腔的頂部在吸熱片的內(nèi)側(cè)設(shè)有換熱槽,換熱槽內(nèi)通有換熱管。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),外框架在吸熱片的外側(cè)設(shè)有密封集熱腔的透明蓋板,透明蓋板的內(nèi)側(cè)并排設(shè)有若干橫向的阻流片。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),集熱腔內(nèi)設(shè)有干燥劑且填充有氮氣或惰性氣體。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),外框架上設(shè)有與集熱腔接通的呼吸袋。
進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),外框架包括邊框和底板,底板與吸熱片間設(shè)
有保溫層。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),保溫層和底板為兩塊平行設(shè)置的內(nèi)層透明板和外層透明板,內(nèi)層透明板上設(shè)有小孔,呼吸袋穿過外層透明板與集熱腔接通。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),吸熱片包括與換熱槽接觸的放熱段以及位于該放熱段下方的吸熱段,吸熱段在波紋凸起表面上設(shè)有太陽能光譜選擇性吸收涂層,放熱段在微管道的端口內(nèi)設(shè)有金屬鈦或者鈦合金或者鋯合金。進(jìn)一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進(jìn),波紋凸起的橫截面為圓弧形或三角形。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中在波紋凸起內(nèi)密封的微管道中灌裝工質(zhì),使各微管道形成與吸熱片一體的熱 管結(jié)構(gòu),波紋凸起吸收太陽能并不斷將熱量通過熱管結(jié)構(gòu)傳遞給換熱管,完成集熱功能,其中熱管結(jié)構(gòu)和吸熱片一體化生產(chǎn),提高了結(jié)構(gòu)整體性、方便制造和安裝、便于維護,同時吸熱片外表面波紋凸起的設(shè)計增加了吸熱片對太陽輻射能的吸收面積,提升了吸熱能力。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)主視 圖2是本發(fā)明第一實施例的右視剖面結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明吸熱片的第一實施例斷面 圖4是本發(fā)明吸熱片的第二實施例斷面 圖5是本發(fā)明吸熱片的第三實施例斷面 圖6是本發(fā)明第二實施例的右視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照圖1 圖6,本發(fā)明提供了一種平板太陽能集熱器,包括設(shè)有集熱腔10的外框架I和縱向設(shè)在集熱腔10內(nèi)的吸熱片2,吸熱片2的外側(cè)表面上并排設(shè)有若干縱向的波紋凸起21,各波紋凸起21內(nèi)均設(shè)有密閉且灌裝有工質(zhì)的微管道22,集熱腔10的頂部在吸熱片2的內(nèi)側(cè)設(shè)有換熱槽3,換熱槽3內(nèi)通有換熱管4。使用時,太陽光照射到吸熱片2上的波紋凸起21,其中絕大部分太陽輻射能為吸熱片2吸收,轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,并傳向微管?2內(nèi)的工質(zhì),微管道22內(nèi)的工質(zhì)吸熱蒸發(fā),高溫工質(zhì)蒸汽通過各微管道22進(jìn)入集熱腔10的頂部并與吸熱片2內(nèi)側(cè)的換熱槽3進(jìn)行換熱冷凝,換熱槽3內(nèi)的換熱管4中通有介質(zhì),介質(zhì)在換熱過程中被加熱,換熱后,冷凝液化的工質(zhì)在重力和毛細(xì)驅(qū)動力作用下通過各微管道22的壁面回流到集熱腔10的底部再吸收熱量蒸發(fā),如此不斷循環(huán),吸熱片2便將吸收的太陽輻射能源源不斷地輸送到換熱槽3的介質(zhì)中,從而達(dá)到利用太陽輻射能的目的。本發(fā)明中在波紋凸起21內(nèi)密封的微管道22中灌裝工質(zhì),使各微管道22形成與吸熱片2 —體的熱管結(jié)構(gòu),使集熱器具有熱管傳熱效率高的優(yōu)點,工質(zhì)作為傳熱介質(zhì)解決了普通平板太陽能集熱器存在的抗凍問題;熱管結(jié)構(gòu)和吸熱片2由金屬或高導(dǎo)熱塑料通過擠壓技術(shù)一體化制造,具有節(jié)能降耗、結(jié)構(gòu)強度高、超薄和免維護的優(yōu)點;同時,波紋凸起21的設(shè)計增加了吸熱片2對太陽輻射能的吸收面積,提升了吸熱能力,而且,具有波紋凸起21的吸熱片2壁薄且均勻,減少了吸熱片2的材料消耗和成本;此外,換熱槽3設(shè)置在吸熱片2的表面內(nèi)側(cè),使吸熱片2不存在結(jié)垢問題,保證了吸熱片2的長期高效運行。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,外框架I在吸熱片2的外側(cè)設(shè)有密封集熱腔10的透明蓋板5,透明蓋板5的內(nèi)側(cè)并排設(shè)有若干橫向的阻流片51。透明蓋板5的設(shè)置避免了集熱腔10和環(huán)境間的對流換熱和微小顆?;蛴泻怏w的進(jìn)入,提高了集熱器的集熱效果和使用壽命。通過在透明蓋板5內(nèi)側(cè)橫向設(shè)置阻流片51,消除了透明蓋板5和吸熱片2之間的氣體熱對流,提高了保溫效果從而提高了集熱器的集熱效率。阻流片51的材料采用高透光率的PC塑料片,一方面不影響太陽光投射到吸熱片2的波紋凸起21,另一方面可以通過光固化粘接劑把阻流片51和透明蓋板5粘接,降低了加工難度和成本。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,集熱腔10內(nèi)設(shè)有干燥劑且填充有氮氣或惰性氣體。在密閉的集熱腔10內(nèi)設(shè)置干燥劑以除去集熱腔10內(nèi)氣體的水分,消除水分對集熱器系統(tǒng)材料的不良影響。填充的氮氣或者惰性氣體,提高保溫性能,極大限度地降低太陽能光譜選擇性吸收涂層的老化速度。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,外框架I上設(shè)有與集熱腔10接通的呼吸袋6。平板太陽能集熱器采用密閉設(shè)計,通過呼吸袋6的自動伸縮調(diào)節(jié)使集熱腔10內(nèi)氣壓不受溫差的影響,并與環(huán)境大氣壓保持平衡,消除由氣壓變化引起的機械疲勞,其中,呼吸袋6的容量通過理想氣體狀態(tài)方程計算確定。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,外框架I包括邊框11和底板12,底板12與吸熱片2間設(shè)有保溫層7。吸熱片2的外側(cè)表面為波紋凸起21,該波紋凸起21向陽設(shè)置以吸收太陽能;吸熱片2的內(nèi)側(cè)表面為平面,并與保溫層7接觸,減少熱量的散失。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,保溫層7和底板12為兩塊平行設(shè)置的內(nèi)層透明板70和外層透明板120,內(nèi)層透明板70上設(shè)有小孔71,呼吸袋6穿過外層透明板120與集熱腔10接通。保溫層7和底板12分別采用內(nèi)層透明板70和外層透明板120,內(nèi)層透明板70與吸熱片2間形成氣體隔層,集熱器通過該氣體隔層和內(nèi)層透明板70對吸熱片2進(jìn)行隔熱保溫,減少熱量的散失;呼吸袋6和集熱腔10相通并且在內(nèi)層透明板70上設(shè)置小孔71,使集熱腔10內(nèi)氣壓不受溫差的影響。該實施例能和建筑物更美觀結(jié)合,調(diào)節(jié)吸熱片2之間的間距可以調(diào)節(jié)太陽光進(jìn)入室內(nèi)的面積,進(jìn)行室內(nèi)取光。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,吸熱片2包括與換熱槽3接觸的放熱段以及位于該放熱段下方的吸熱段,吸熱段在波紋凸起21表面上設(shè)有太陽能光譜選擇性吸收涂層,放熱段在微管道22的封閉端口內(nèi)設(shè)有金屬鈦或者鈦合金或者鋯合金。吸熱片2通過鉚釘23固定在換熱槽3的外表面,并在接觸面上涂有導(dǎo)熱膠。在其波紋凸起21表面上鍍設(shè)太陽能光譜選擇性吸收涂層時,先通過擠壓工藝制作出波紋凸起21和微管道22,密封吸熱片2吸熱段的端口,通過磁控濺射方法或真空蒸發(fā)方法或電化學(xué)方法或化學(xué)方法或噴涂方法在吸熱段的波紋凸起21表面鍍上太陽能光譜選擇性吸收涂層,再真空處理和灌注液體工質(zhì), 最后密封放熱段的端口。為了吸附微管道22內(nèi)產(chǎn)生的不凝性氣體氫,并排出熱管外,在放熱段的端口內(nèi)設(shè)置金屬鈦或鈦合金或鋯合金,保證了熱管結(jié)構(gòu)的熱輸送性能。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,波紋凸起21的橫截面為圓弧形或三角形。為了使吸熱片2具有更好的傳熱性能,通過在波紋凸起21的表面設(shè)置粉末燒結(jié)層或金屬絲網(wǎng)或泡沫金屬層或高分子聚合物泡沫層或金屬纖維燒結(jié)氈層或微溝槽,或在放熱段設(shè)置疏水性涂料而吸熱段設(shè)置親水性涂料。圓弧形或三角形均為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式,在加工允許條件下,其截面可以加工為任意波紋形狀。當(dāng)然,本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式,熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換,這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平板太陽能集熱器,其特征在于:包括設(shè)有集熱腔(10)的外框架(I)和縱向設(shè)在所述集熱腔(10)內(nèi)的吸熱片(2),所述吸熱片(2)的外側(cè)表面上并排設(shè)有若干縱向的波紋凸起(21),各所述波紋凸起(21)內(nèi)均設(shè)有密閉且灌裝有工質(zhì)的微管道(22),所述集熱腔(10)的頂部在吸熱片(2)的內(nèi)側(cè)設(shè)有換熱槽(3),所述換熱槽(3)內(nèi)通有換熱管(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述外框架(I)在吸熱片(2)的外側(cè)設(shè)有密封集熱腔(10)的透明蓋板(5),所述透明蓋板(5)的內(nèi)側(cè)并排設(shè)有若干橫向的阻流片(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述集熱腔(10)內(nèi)設(shè)有干燥劑且填充有氮氣或惰性氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述外框架(I)上設(shè)有與集熱腔(10)接通的呼吸袋(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述外框架(I)包括邊框(11)和底板(12),所述底板(12)與吸熱片(2)間設(shè)有保溫層(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述保溫層(7)和底板(12)為兩塊平行設(shè)置的內(nèi)層透明板(70)和外層透明板(120),所述內(nèi)層透明板(70)上設(shè)有小孔(71),所述呼吸袋(6)穿過外層透明板(120)與集熱腔(10)接通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6任意一項所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述吸熱片(2)包括與換熱槽(3)接觸的放熱段以及位于該放熱段下方的吸熱段,所述吸熱段在波紋凸起(21)表面上設(shè)有太陽能光譜選擇性吸收涂層,所述放熱段在微管道(22)的端口內(nèi)設(shè)有金屬鈦或者鈦合金或者鋯合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平板太陽能集熱器,其特征在于:所述波紋凸起(21)的橫截面為圓弧形或三角形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板太陽能集熱器,用于熱水器領(lǐng)域,包括設(shè)有集熱腔的外框架和縱向設(shè)在集熱腔內(nèi)的吸熱片,吸熱片的外側(cè)表面上并排設(shè)有若干縱向的波紋凸起,各波紋凸起內(nèi)均設(shè)有密閉且灌裝有工質(zhì)的微管道,集熱腔的頂部在吸熱片的內(nèi)側(cè)設(shè)有換熱槽,換熱槽內(nèi)通有換熱管。本發(fā)明中在波紋凸起內(nèi)密封的微管道中灌裝工質(zhì),使各微管道形成與吸熱片一體的熱管結(jié)構(gòu),波紋凸起吸收太陽能并不斷將熱量通過熱管結(jié)構(gòu)傳遞給換熱管,完成集熱功能,其中熱管結(jié)構(gòu)和吸熱片一體化生產(chǎn),提高了結(jié)構(gòu)整體性、方便制造和安裝、便于維護,同時吸熱片外表面波紋凸起的設(shè)計增加了吸熱片對太陽輻射能的吸收面積,提升了吸熱能力。
文檔編號F24J2/32GK103216953SQ20131013290
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者林洪 申請人:廣州粵海真空技術(shù)有限公司