專利名稱：墻體熱板式太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的一種太陽能集熱器及其制造方法，特別是一種墻體熱板式太陽能集熱器。
技術(shù)背景在太陽能熱利用系統(tǒng)中，集熱器是個關(guān)鍵產(chǎn)品。我國的太陽能應(yīng)用起步較晚，目前我國太陽能集熱器是以玻璃真空管式為主，占63.16％。全玻璃真空管的太陽能集熱器因其集熱溫度低、集熱面積有限、只能放在樓頂上等缺點，妨礙了太陽能集熱器的應(yīng)用和發(fā)展。因此，發(fā)展平板型太陽能集熱器是今后太陽能應(yīng)用的一個方向?，F(xiàn)有的平板型太陽能集熱器，一種集熱元件是由銅管和鋁翅片形成的復(fù)合板芯構(gòu)成的平板型太陽能集熱器，由于銅和鋁的膨脹系數(shù)不同，經(jīng)多次熱脹冷縮后，二者間會產(chǎn)生較大的熱阻，使得熱損失較多，造成集熱效率不高。另一種是近年發(fā)展起來的熱管平板型太陽能集熱器，其基本集熱元件結(jié)構(gòu)是在熱管上聯(lián)接一個與其一體的翅片，通過面積較大的吸熱翅片吸收太陽熱，并傳到與其一體的熱管上，通過熱管的冷凝端與換熱器交換熱量，這些熱管安裝在一個殼體內(nèi)，殼體的上蓋裝有透明的玻璃或塑料陽光板，由于翅片與熱管的接觸面積很小，翅片所吸收的太陽熱只有部分傳到熱管上，所以集熱器的綜合熱效率相對較低，另外，由于受熱上升的蒸汽工質(zhì)與冷凝后的液態(tài)工質(zhì)都要從熱管內(nèi)的狹窄通道經(jīng)過，工質(zhì)上下路徑不通暢，也影響了熱效率。再者，受到墻體內(nèi)有限空間的限制，墻體集熱器的采光面很難做到與入射光垂直或接近垂直，使得在采光面積相同的情況下，熱效率不高；同時，由于現(xiàn)有的熱管平板型太陽能集熱器，因其集熱部件是一根根熱管，而熱管的生產(chǎn)工序多而復(fù)雜，不利于大規(guī)模連續(xù)作業(yè)，因此生產(chǎn)效率較低，綜合生產(chǎn)成本高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種綜合熱效率高、綜合成本低、能夠機械化連續(xù)作業(yè)的墻體熱板式太陽能集熱器。
本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器，集熱器置于建筑物的向陽面墻體內(nèi)或預(yù)留的空間內(nèi)，其特點是所述墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上相互平行、傾斜放置的N塊熱板組成，N≥2，N塊熱板的入射光互不遮擋，熱板為矩形板，熱板上的集熱管是由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，所述換熱器為置于集熱管的上方與這些集熱管相通的橫向換熱腔，換熱腔內(nèi)有換熱管通過，所述換熱管進、出換熱腔體處與換熱腔體密封，熱板的下面有保溫層。
本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上相互平行、傾斜放置的N塊熱板組成，N≥2，N塊熱板的入射光互不遮擋。這種結(jié)構(gòu)，一方面由于墻體集熱器是由多塊熱板構(gòu)成，使得在一年內(nèi)多數(shù)時間在有限的墻體空間內(nèi)，可以使每一塊熱板的采光面與入射光線垂直或接近垂直，在采光面積相同的情況下，大大提高了熱板的集熱效率，由于射到集熱器采光面太陽光的入射角(入射光線與采光面法線間的夾角)越小，集熱器單位面積所接收的太陽能就越多，所接收的太陽能與入射角的余弦成正比，當集熱器的采光面偏離陽光直射的角度越大，所吸收的太陽能越少。本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)使有限空間內(nèi)的單位采光面積上所吸收的太陽熱大大增加，從而增強了其集熱效率，同時，由于組成墻體熱板式太陽能集熱器的熱板上的集熱管是由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，熱板的殼體即是各個熱管的殼體，也就是熱板的殼體直接、整體地采熱，這些采集的太陽熱全部直接傳給熱板內(nèi)的工質(zhì)，降低了傳導(dǎo)過程中的熱量損失，也提高了熱效率。由于換熱器為置于集熱管上方與集熱管相通的橫向換熱腔體，換熱器內(nèi)有換熱管通過，換熱管的進、出橫向換熱腔體處與換熱腔體密封。使得包括置于集熱管上方與集熱管相通的橫向換熱腔體在內(nèi)的整個熱板是一個上下相通的真空密封體，工質(zhì)在受熱蒸發(fā)后上升至上方與集熱管相通的橫向換熱腔體內(nèi)，直接與冷凝管交換熱量后變成液態(tài)工質(zhì)后靠重力流回熱板受熱區(qū)，再受熱、蒸發(fā)…，如此循環(huán)，工質(zhì)上下流動通暢，又進一步提高了換熱效率。本實用新型中的墻體熱板式太陽能集熱器除置于熱板上方橫向換熱腔內(nèi)的冷凝管外，其余部分都是用一塊金屬板材制作的，便于機械化大批量生產(chǎn)，因此生產(chǎn)的效率高、成本低。本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器由于集熱器置于建筑物的向陽面墻體內(nèi)，可直接做成窗下太陽能集熱器、窗上太陽能集熱器、墻體太陽能集熱器、陽臺太陽能集熱器等，進、出水管都可隱蔽于墻體之內(nèi)，一方面可大大節(jié)省建筑材料和建筑施工成本，另一方面太陽能集熱器與建筑物又形成了有機的結(jié)合。
本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器能滿足與建筑物整體化的要求，具有熱效率高、能夠機械化連續(xù)作業(yè)、綜合成本低的優(yōu)點。


圖1是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器中熱板實施方式之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器中熱板實施方式之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器中熱板實施方式之三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-1是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之一的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；圖4-2是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之一的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)向視圖)；圖5-1是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之二的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；圖5-2是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之二的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)向視圖)；圖6-1是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之三的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)；圖6-2是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器實施方式之三的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)向視圖)；圖1——圖6-2中1、熱板殼體，2、置于熱板上方的橫向換熱腔，3、由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，4、換熱管，5、換熱管外部的吸熱翅片，6、保溫層，7、熱板支架，8、支撐熱板的托架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。參見圖1、圖2，圖3中所示為本實用新型所提供墻體熱板式太陽能集熱器中熱板的三種實施方式。從各圖中可知，熱板上的集熱管是由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，換熱器置于集熱管的上方，是與這些集熱管相通的橫向換熱腔，換熱器內(nèi)有換熱管通過，所述的換熱管進、出橫向換熱腔體處與換熱腔體密封。這種結(jié)構(gòu)使得除置于上方的橫向換熱腔外，整塊熱板都是有效采光面。同時，由于橫向換熱腔與熱板上的豎直的空腔相通，所以工質(zhì)的上、下通道十分通暢，從而進一步提高了其傳熱效率。置于熱板下面、與其緊密結(jié)合的保溫層，一方面切斷了熱板從下表面散失熱量的路徑，另一方面保溫層更增加了熱板的牢固性。從圖1中可知熱板殼體上構(gòu)成集熱管的一個個與底邊垂直空腔的上表面為凸弧面、下表面為平面。從圖2中可知熱板殼體上構(gòu)成集熱管一個個與底邊垂直空腔的上表面為凸弧面、下表面為向內(nèi)凹的弧面。從圖3中可知熱板殼體上構(gòu)成集熱管一個個與底邊垂直空腔的上表面為凸弧面、下表面一也是凸弧面。這三種結(jié)構(gòu)的熱板一天內(nèi)的采光時間均較長，即使在太陽快落的時候，太陽光都可照射到熱管的弧面上。參見圖4-1、圖4-2，圖5-1、圖5-2，圖6-1、圖6-2，每2幅圖是本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器的一種實施方式。從圖中可知本實用新型所提供的墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上相互平行、傾斜放置的N塊熱板組成，N≥2，N塊熱板的入射光互不遮擋。圖4-1、圖4-2的實施方式中，墻體熱板式太陽能集熱器由置于熱板支架上三塊相互平行、傾斜放置的熱板組成，其中熱板采用圖1所示的結(jié)構(gòu)，從圖4-1中可知該墻體集熱器上第一塊熱板的換熱管進口與進水管連接后，依次連接第二熱板、第三塊熱板的換熱腔體內(nèi)的換熱管，第三塊熱板的換熱腔體內(nèi)換熱管的出口與出水管相接。這種連接方法可以使總出水管的出水溫度大大提高，而且，進水與出水為兩個方向。圖5-1、圖5-2的實施方式中，墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上相互平行、傾斜放置的兩塊熱板組成，其中熱板采用圖2所示的結(jié)構(gòu)，兩塊熱板換熱腔體內(nèi)的換熱管由連接管連接，第一塊熱板中換熱腔內(nèi)的換熱管進口與進水管相通，第一塊熱板換熱腔內(nèi)的換熱管出口與出水管相通，這種連接方法可以使總出水溫度提高，而且進水與出水的方向相同。圖6-1、圖6-2的實施方式中，墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上的相互平行、傾斜放置的兩塊熱板組成，采用如圖3所示的熱板結(jié)構(gòu)，構(gòu)成該墻體集熱器的兩塊熱板換熱腔內(nèi)換熱管的兩進口連接后與總進水管相接，換熱管的兩出口連接后與總出水管相接，這種連接方式可使熱水總量增加。從圖4-1、圖4-2、圖5-1、圖5-2、圖6-1、圖6-2中可知本實用新型所提供的熱板式墻體集熱器是由在熱板支架上相互平行、傾斜放置的多塊熱板組成，這樣就可以根據(jù)使用地的地理緯度，調(diào)節(jié)熱板支架，使得在一年內(nèi)多數(shù)的時間里，在有限的墻體空間內(nèi)，可以使每一塊熱板的采光面與入射光線垂直或接近垂直，在采光面積相同的情況下，大大提高了熱板的集熱效率。為進一步提高熱板的集熱效率，在熱板的上表面還可裝一塊菲涅耳透鏡，將太陽光集聚到熱板的采光面上。從而進一步提高熱板的集熱效率。本實用新型中的熱板采用不銹鋼帶材、也可采用銅帶材或鋁帶材制作，工質(zhì)采用水、醇、酮、醇水混合液或酮水混合液，采用濺射技術(shù)或噴涂方法在熱板上表面涂黑色的選擇吸收涂層，保溫層可采用發(fā)泡聚氨酯，熱板支架可直接作在墻面上，支架及其上的每一托板可用鋼材或工程塑料制作，冷凝管可采用不銹鋼管也可采用銅管或鋁管，其外翅片與冷凝管所用材料一致。熱板支架可采用金屬制作，做好后固定在建筑物墻體上預(yù)留的空間內(nèi)。也可把熱板支架上放置熱板的托板做成方向可調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)機構(gòu)可放在建筑物室內(nèi)，這樣做后，可隨季節(jié)的變換調(diào)節(jié)熱板的方向，使熱板的集熱面與入射的太陽光垂直，從而提高集熱效率。
權(quán)利要求1.一種墻體熱板式太陽能集熱器，集熱器置于建筑物的向陽面墻體內(nèi)或預(yù)留的空間內(nèi)，其特征在于所述墻體熱板式太陽能集熱器由熱板支架上相互平行、傾斜放置的N塊熱板組成，N≥2，N塊熱板的入射光互不遮擋，熱板為矩形板，熱板上的集熱管是由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，所述換熱器為置于集熱管的上方與這些集熱管相通的橫向換熱腔，換熱腔內(nèi)有換熱管通過，所述的換熱管進、出換熱腔體處與換熱腔體密封，熱板的下面有保溫層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述由熱板殼體上構(gòu)成集熱管的一個個與底邊垂直的空腔的上、下面均為凸弧面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述由熱板殼體上構(gòu)成集熱管一個個與底邊垂直的空腔上表面為凸弧面，下表面為平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述由熱板殼體上構(gòu)成集熱管一個個與底邊垂直的空腔的上表面為凸弧面，下表面為凹弧面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管為與總進水管連接的、依次從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，與總出水管相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管為與總進水管連接的、依次從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，與總出水管相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的墻體熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管為與總進水管連接的、依次從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，與總出水管相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管均與總進水管相通，N根換熱管分別從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，匯總進總出水管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管均與總進水管相通，N根換熱管分別從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，匯總進總出水管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的熱板式太陽能集熱器，其特征在于所述組成集熱器的N塊熱板上集熱管上方的橫向換熱腔體內(nèi)換熱管均與總進水管相通，N根換熱管分別從第一、第二……、第N塊熱板的換熱腔體內(nèi)通過后，匯總進總出水管。
專利摘要本實用新型屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域中的一種墻體熱板式太陽能集熱器。集熱器置于建筑物的向陽面墻體內(nèi)，由熱板支架上相互平行、傾斜放置的N塊熱板組成，N≥2，N塊熱板的入射光互不遮擋，熱板為矩形板，集熱管是由熱板金屬殼體上、下表面及連接兩面的焊縫形成的一個個與底邊垂直的空腔，換熱器為置于集熱管的上方與這些集熱管相通的橫向換熱腔，換熱腔內(nèi)有換熱管通過，進、出換熱腔體處換熱管的外壁與換熱腔體密封，熱板的下面有保溫層。該集熱器滿足與建筑物一體化的要求，具有熱效率高、能夠、綜合成本低的優(yōu)點。
文檔編號F24J2/04GK2819119SQ200420055098
公開日2006年9月20日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者吳錫波, 吳冠昌 申請人:吳錫波