平板式太陽能集熱器的制造方法
【專利摘要】一種平板式太陽能集熱器，包括設(shè)置在框架上的采光板，設(shè)置在框架內(nèi)的吸熱板及傳熱管，框架的內(nèi)壁上設(shè)置有裝配凸臺，采光板擱置在裝配凸臺上。采光板壓接在裝配凸臺的一側(cè)，吸熱板壓接在裝配凸臺的另一側(cè)。傳熱管焊接在吸熱板上。傳熱管的進出端分別焊接有接頭。采光板的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層。采光板為單層或雙層。吸熱板為銅板或鋁板。本實用新型在采光板的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層，增強了太陽能吸收能力，而整塊的吸熱板增大了接收面積，避免了采用翼片管時存在的縫隙，減薄了集熱器內(nèi)部的空氣厚度，降低了對流散熱，也提高了保溫性能；其具有結(jié)構(gòu)簡單合理、零部件少、剛性好、操作靈活、安裝連接方便的特點。
【專利說明】平板式太陽能集熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種平板式太陽能集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于能源的短缺和常規(guī)能源帶來的環(huán)境污染，環(huán)保的可再生能源的利用成為一大熱點。而“取之不盡，用之不竭”的太陽能越來越受到人們的重視和青睞。對太陽能的熱利用也有常規(guī)的太陽能熱水器向太陽能熱泵，太陽能采暖，太陽能復(fù)合空調(diào)方向發(fā)展，需要具有高承壓、抗凍、簡單、可靠和壽命長等要求，可以滿足多種工質(zhì)運行需要的多功能，高性能的太陽能集熱器成為解決這一問題的關(guān)鍵。
[0003]太陽能集熱器是將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能的主要部件。根據(jù)集熱方式和工作溫度的不同，一般分為聚焦式和非聚焦式兩類。在非聚焦式中，主要有悶曬式集熱器、平板式集熱器和真空管式集熱器等。但是，能夠采用制冷劑作為工質(zhì)的只有平板式集熱器。
[0004]平板太陽能熱水器經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)更趨成熟和完善，并具備了其它類型太陽能所不具備的優(yōu)勢特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
[0005]I)特別適合與建筑一體化要求。平板太陽能熱水器由于其平面結(jié)構(gòu)特性，在太陽能的建筑一體化應(yīng)用中，形態(tài)結(jié)構(gòu)靈活隨意，設(shè)計時不受形態(tài)或尺寸的約束，易于實現(xiàn)與建筑構(gòu)件的結(jié)合。再加上它的集熱板為金屬材質(zhì)，可方便采用絲結(jié)、焊接等連接方式，為安裝、維護和使用提供了便利。
[0006]2)具有較高的熱效率。平板太陽能集熱器是一個連續(xù)的平面，整個集熱器表面都可以接受太陽光。因此，在相同的采光面積和日照強度下，平板太陽能熱水器的日平均效率一般要高于真空管太陽能熱水器。
[0007]3)具有良好的承壓性能。由于平板太陽能集熱器的吸熱板是由金屬管材料制成的，集熱器與其他部件的連接也采用金屬零件，因此，可承受較大的壓力。
[0008]4)組成大系統(tǒng)時性能穩(wěn)定。對于一些大型的場所，如賓館、游泳館、工廠等地方，在使用太陽能熱水器時，往往需要很多塊太陽能集熱器組成大規(guī)模的系統(tǒng)。
[0009]現(xiàn)有平板式太陽能集熱器如附圖1所示，由邊框架1、密封壓條2、采光玻璃3、保溫氣層4、吸熱片5、傳熱介質(zhì)管6和保溫層7組成，采光玻璃3和吸熱片5均卡裝在邊框I上，保溫氣層4位于采光玻璃3與吸熱片5之間，保溫層7固定設(shè)置在吸熱片5的背面，傳熱介質(zhì)管6等間隔的分布在吸熱片5中，采光玻璃3由密封壓條2壓封在邊框I上?，F(xiàn)有流行的平板式太陽能集熱器使用翼片管為主的集熱器條帶，用連接管焊接組合成集熱器板芯。這種結(jié)構(gòu)的平板太陽能集熱器存在的主要問題是:1)保溫性能比較差，吸熱片5所吸收的熱量一部分傳遞給傳熱介質(zhì)管6中的傳熱介質(zhì)，成為可用的熱量；而另一部分使保溫氣層4內(nèi)的氣體溫度升高，保溫氣層4中的部分熱量通過金屬邊框架I和采光玻璃散失掉；還有一部分熱量以長波輻射的形式直接穿過玻璃散失到外界；2)并且，由于該平板太陽能集熱器的各部件之間接觸不夠緊密，存在較大的漏熱；3)構(gòu)件比較多、剛性差、強度低，從而導(dǎo)致其機械性能比較低，安裝的技術(shù)要求和限制多；4)焊接接口多，焊接處容易發(fā)生腐蝕，承壓能力差，容易泄漏，影響了壽命；5)標(biāo)準(zhǔn)化程度比較低，不適合大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，最終產(chǎn)品的尺寸精度低；6)采用密封壓條結(jié)構(gòu)，壽命短，易損件過，發(fā)生損壞時的維修比較困難；7)采用總管結(jié)構(gòu)，其傳熱工質(zhì)的流速低，分配不均勻，影響了換熱能力。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、零部件少、剛性好、操作靈活、安裝連接方便的平板式太陽能集熱器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
[0011]按此目的設(shè)計的一種平板式太陽能集熱器，包括設(shè)置在框架上的采光板，設(shè)置在框架內(nèi)的吸熱板及傳熱管，其結(jié)構(gòu)特征是框架的內(nèi)壁上設(shè)置有裝配凸臺，采光板擱置在裝配凸臺上。
[0012]進一步，所述采光板壓接在裝配凸臺的一側(cè)，吸熱板壓接在裝配凸臺的另一側(cè)。
[0013]進一步，所述傳熱管焊接在吸熱板上。
[0014]進一步，所述傳熱管焊接在吸熱板的一側(cè)，吸熱板的另一側(cè)噴涂有選擇性吸收材料層。
[0015]進一步，所述傳熱管的進出端分別焊接有接頭。
[0016]進一步，所述采光板的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層。
[0017]進一步，所述采光板為單層或雙層。
[0018]進一步,所述吸熱板為銅板或招板。
[0019]進一步，所述采光板與吸熱板之間的距離< 10mm。
[0020]進一步，所述框架與吸熱板共同圍成腔室，該腔室內(nèi)填充有保溫發(fā)泡層。
[0021]本實用新型在采光板的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層，增強了太陽能吸收能力，而整塊的吸熱板增大了接收面積，避免了采用翼片管時存在的縫隙，減薄了集熱器內(nèi)部的空氣厚度，降低了對流散熱，也提高了保溫性能。
[0022]本實用新型用水或者制冷劑做載冷劑就可用，功能多，適應(yīng)能力強；集熱能力強，保溫效果好，集熱效率高；管路采用單根換熱管，承壓能力強，換熱效果好；可以在無動力狀態(tài)下靠自然對流方式運行，利于氣液分離，提高了換熱效果；壽命長，質(zhì)量穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，適合大規(guī)模生產(chǎn)；厚度小，構(gòu)件少，剛度好，易于安裝，可以直接作為建筑外墻或屋面保溫材料；方便連接，更換和維修方便。
[0023]本實用新型在傳熱管的進出端分別焊接有接頭，故而只有兩個外露的連接口，減少了接頭的數(shù)量，并且是外露的，方便現(xiàn)場連接和檢漏，補救也相對容易的多。傳熱管與銅板或者鋁板之間采用密實的焊接，減小接觸熱阻，提高了翅片效率和集熱效率。
[0024]本實用新型中的采光板與吸熱板之間的距離< 10mm，可以有效的減小對流散熱損失。
[0025]本實用新型中的傳熱管焊接在吸熱板上，密實的焊接能夠有效的減小接觸熱阻，提高了翅片效率和集熱效率。
[0026]本實用新型中的空腔內(nèi)用保溫的聚氨酯發(fā)泡層進行填充，既能起到保溫的作用，又能提高剛度，確保產(chǎn)品的幾何形狀穩(wěn)定。
[0027]本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單合理、零部件少、剛性好、操作靈活、安裝連接方便的特點?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有平板式太陽能集熱器的局部剖切結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本實用新型一實施例的局部剖切結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為框架的局部剖切示意圖。
[0031]圖4為吸熱板與傳熱管組裝后的局部剖切示意圖。
[0032]圖5為圖4的仰視示意圖。
[0033]圖中:1為框架，1.1為裝配凸臺，2為采光板，3為吸熱板，4為傳熱管，5為保溫發(fā)泡層。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述。
[0035]參見圖2-圖5，本平板式太陽能集熱器，包括設(shè)置在框架I上的采光板2，設(shè)置在框架I內(nèi)的吸熱板3及傳熱管4，框架I的內(nèi)壁上設(shè)置有裝配凸臺1.1，采光板2擱置在裝配凸臺1.1上。
[0036]在本實施例中，采光板2壓接在裝配凸臺1.1的一側(cè)，吸熱板3壓接在裝配凸臺
1.1的另一側(cè)。采光板2與吸熱板3之間的距離≤10mm。
[0037]傳熱管4焊接在吸熱板3上。傳熱管4的進出端分別焊接有接頭4.1。
[0038]傳熱管4焊接在吸熱板3的一側(cè)，吸熱板3的另一側(cè)噴涂有選擇性吸收材料層。選擇性吸收材料層朝向采光面。
[0039]采光板2的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層。
[0040]采光板2為單層或雙層。采光板2為高透光率的材料制成，比如玻璃。
[0041]吸熱板3為銅板或鋁板。
[0042]框架I與吸熱板3共同圍成腔室，該腔室內(nèi)填充有保溫發(fā)泡層5。
[0043]具體制作時，傳熱管采用導(dǎo)熱性能良好的銅管材料，適當(dāng)增加管壁厚度，提高其承壓能力，使工作介質(zhì)可以是各種制冷劑，集熱器可以作為太陽能熱泵的蒸發(fā)器使用。當(dāng)工作介質(zhì)為水時，采用較大管徑的光管，從而降低隨流動阻力，避免積垢和堵塞；當(dāng)工作介質(zhì)為制冷劑時，采用較小管徑的內(nèi)螺紋強化管，從而提高其汽化核心，強化傳熱，減小管徑可以提高質(zhì)量速度，使換熱進一步增強，降低造價，提高承壓能力。
[0044]用自動彎管機將銅管彎制成既定的蛇形，蛇形管由等間距的直線和相連接的圓弧構(gòu)成封閉圖形，根據(jù)出口接管位置不同而進行調(diào)整。傳熱管以下進上出的方式布置，當(dāng)采用水做載冷工質(zhì)時，可以利用升溫后密度降低而引起的浮升力，在無動力條件下可以按自然對流方式運行；當(dāng)采用制冷劑做載冷工質(zhì)時，可以引起氣液分離，將蒸發(fā)后的制冷劑盡快排走，從而使換熱過程為相變過程，避免單相加熱，增強換熱，在無動力條件下可以按重力熱管方式運行，可以獲得極佳的綜合性能。
[0045]將整塊的銅板或者鋁板作為吸熱板，將吸熱板與彎制好的傳熱管密實焊接，從而可以減小吸熱板與傳熱管之間接觸熱阻，提高換熱性能。焊接之后可能存在較大的變形，需要經(jīng)過一次沖壓定形，這就獲得了集熱板芯。
[0046]將集熱板芯無傳熱管的一側(cè)進行選擇性吸收涂層，可以根據(jù)需要選擇涂層的種類。
[0047]框架作為本體的構(gòu)成部件，可以采用I?2mm的冷軋鋼板，首先切掉四角，并預(yù)留集熱板芯出口接管的開孔，然后根據(jù)圖紙要求將四個邊折成預(yù)設(shè)的階梯狀，也就是構(gòu)成裝配凸臺1.1，最后得到邊框，然后將四個角采用常規(guī)電弧焊焊接起來。根據(jù)安裝的需要，在框架的背面或者側(cè)面焊接支架連接件，便于與標(biāo)準(zhǔn)的支架安裝連接。如果做建筑屋頂或者墻體可不設(shè)支架連接件，而采用夾持或者螺栓連接方式。
[0048]對框架進行去銹，酸洗，然后用環(huán)氧乙烷噴涂?？梢蕴岣弑倔w的抗腐蝕能力，也可以采用不同的顏色，提高美觀性，更好的與建筑結(jié)合。
[0049]將集熱板芯放入本體內(nèi)，依靠定位用的鋼板定位。從預(yù)留的小孔注入聚氨酯發(fā)泡材料，靠專用的工具定位，帶發(fā)泡完畢后，清理發(fā)泡形成的毛刺，特別是吸熱板上的一定要
清理干凈。
[0050]將單層或者雙層的高透光玻璃的四周墊上密封膠條后放入裝配凸臺1.1上，靠不銹鋼金屬件固定，安裝好之后整個太陽能集熱器成為一個平板，其尺寸穩(wěn)定，剛度好，方便安裝。不銹鋼金屬件可以采用壓條或者螺栓。
[0051]玻璃與框架之間夾一層密封條，玻璃與框架之間的側(cè)向縫隙采用耐候密封膠填充。
[0052]當(dāng)傳熱管4焊接在吸熱板3上后，就構(gòu)成集熱板芯部件；將集熱板芯的外伸的兩個接管上焊接閥門連接件，或者擴管，休整，現(xiàn)成安裝時采用焊接或者卡套方式與總過連接，從而形成太陽集熱器陣列。集熱板芯放入本體內(nèi)，用緊固件或者鋼片定位。
【權(quán)利要求】
1.一種平板式太陽能集熱器，包括設(shè)置在框架(1)上的采光板(2)，設(shè)置在框架(1)內(nèi)的吸熱板(3)及傳熱管(4)，其特征是框架(1)的內(nèi)壁上設(shè)置有裝配凸臺(1.1)，采光板(2)擱置在裝配凸臺(1.1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述采光板(2)壓接在裝配凸臺(1.D的一側(cè)，吸熱板(3)壓接在裝配凸臺(1.1)的另一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述傳熱管(4)焊接在吸熱板(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述傳熱管(4)的進出端分別焊接有接頭(4.1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述傳熱管(4)焊接在吸熱板(3)的一側(cè)，吸熱板(3)的另一側(cè)噴涂有選擇性吸收材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述采光板(2)的采光面上噴涂有選擇性吸收材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述采光板(2)為單層或雙層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述吸熱板(3)為銅板或鋁板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述采光板(2)與吸熱板(3)之間的距離≤10mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的平板式太陽能集熱器，其特征是所述框架(1)與吸熱板(3 )共同圍成腔室，該腔室內(nèi)填充有保溫發(fā)泡層(5 )。
【文檔編號】F24J2/46GK203443147SQ201320490725
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】張學(xué)偉, 陳華, 梁杰榮, 潘展華, 歐陽惕 申請人:廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司