一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯及平板型太陽能集熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型超薄超導(dǎo)式吸熱板芯及平板型太陽能集熱器，其創(chuàng)新點(diǎn)是：包括一種基于波紋金屬薄板結(jié)構(gòu)的吸熱板芯、一種超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)、透明蓋板、保溫材料層和外框。本發(fā)明的平板型太陽能集熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、壓損小、重量輕巧、安裝靈活、承壓性高、抗凍、防結(jié)垢、耐腐蝕、使用壽命長以及低成本等特點(diǎn)，非常適合與建筑相結(jié)合。通過采用混合超導(dǎo)熱媒作為傳熱工質(zhì)，該太陽能集熱器在低溫下仍舊正常運(yùn)行，大大提升了其熱利用效率和使用范圍，拓寬了平板型太陽能集熱器的應(yīng)用途徑，廣泛適用于民用建筑及工業(yè)廠房等太陽能集熱場(chǎng)合。
【專利說明】一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯及平板型太陽能集熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中低溫的太陽能集熱【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新型超薄超導(dǎo)式吸熱板芯及平板型太陽能集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]平板型太陽能集熱器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活用水加熱、游泳池加熱、工業(yè)用水加熱、建筑物采暖與空調(diào)等諸多領(lǐng)域。平板型太陽能集熱器主要由透明蓋板、吸熱板芯、隔熱層和外殼框架等幾部分組成，其中平板型吸熱板芯是太陽能熱利用的核心部件。
[0003]當(dāng)平板型太陽能集熱器工作時(shí)，太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板芯上，被吸熱板芯吸收并轉(zhuǎn)換成熱能，然后將熱量傳遞給吸熱板芯內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有效能量輸出。
[0004]吸熱板芯是平板型太陽能集熱器內(nèi)吸收太陽輻射能并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的部件，其基本上是平板形狀。為增加吸熱板的熱性能，往往在吸熱板芯表面噴刷吸熱涂層。在平板形狀的吸熱板上，通常都布置有排管和集管。排管是指吸熱板縱向排列并構(gòu)成流體通道的部件；集管是指吸熱板上下兩端橫向連接若干根排管并構(gòu)成流體通道的部件。吸熱板芯的材料種類很多，有銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼、鍍鋅鋼、塑料、橡膠等。吸熱板芯主要結(jié)構(gòu)形式及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)闡述如下:
(I)管板式吸熱板芯是將排管與平板以一定的結(jié)合方式連接構(gòu)成吸熱條帶，然后再與上下集管焊接成吸熱板。這是目前國內(nèi)外使用比較普遍的吸熱板結(jié)構(gòu)類型。由于這種板芯的排管是圓形，它與吸熱板的接觸是一條線，因此接觸面小、接觸熱阻大，傳熱效率低。
[0005](2)翼管式吸熱板芯是利用模子擠壓拉伸工藝制成金屬管兩側(cè)連有翼片的吸熱條帶，然后再與上下集管焊接成吸熱板。吸熱板材料一般采用鋁合金。翼管式吸熱板芯的優(yōu)點(diǎn):熱效率高，管子和平板是一體，無結(jié)合熱阻，耐壓能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，材料用量大，工藝要求管壁和翼片都有較大的厚度以增加肋片導(dǎo)熱系數(shù)，動(dòng)態(tài)特性差，吸熱板芯有較大的熱容量、自身溫升大。
[0006](3)扁盒式吸熱板芯是將兩塊金屬板分別模壓成型，然后再焊接成一體構(gòu)成吸熱板，吸熱板材料可采用不銹鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等。通常，流體通道之間采用點(diǎn)焊工藝，吸熱板四周采用滾焊工藝。扁盒式吸熱板的優(yōu)點(diǎn):熱效率高，管子和平板是一體，無結(jié)合熱阻；不需要焊接集管，流體通道和集管采用一次模壓成型。缺點(diǎn):焊接工藝難度大，容易出現(xiàn)焊接穿透或者焊接不牢的問題；耐壓能力差，焊點(diǎn)不能承受較高的壓力；動(dòng)態(tài)特性差，流體通道的橫截面大，吸熱板有較大的熱容量、自身溫升大。
[0007](4)蛇管式吸熱板芯是將金屬管彎曲成蛇形，然后再與平板焊接構(gòu)成吸熱板芯。吸熱板材料一般采用銅，焊接工藝可采用高頻焊接或超聲焊接。蛇管式吸熱板的優(yōu)點(diǎn):不需要另外焊接集管，減少泄漏的可能性；耐腐蝕，耐壓能力強(qiáng)。缺點(diǎn):接觸熱阻大，肋片導(dǎo)熱效率低；板芯沿工質(zhì)流動(dòng)方向溫度分布不均勻；串聯(lián)流道流動(dòng)阻力大、流動(dòng)壓損大；曲線焊縫工藝難度大。[0008]平板型太陽能集熱板芯通常采用水或丙酮等作為傳熱工質(zhì)，其易結(jié)凍和在低溫下運(yùn)行效率差等問題長期存在于太陽能熱水器行業(yè)中，該技術(shù)缺陷一直阻礙著平板型太陽能集熱器在溫帶地區(qū)的冬季及部分嚴(yán)寒地區(qū)的使用，因此研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳熱效率高、壓損小、低溫運(yùn)行性能優(yōu)越的吸熱板芯及平板型太陽能集熱器勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳熱效率高、壓損小、低溫運(yùn)行性能優(yōu)越的超薄超導(dǎo)式吸熱板芯。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述吸熱板芯為由兩片平行設(shè)置的金屬薄板通過全密封焊接構(gòu)成，具有一個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口 ；所述兩片平行設(shè)置的金屬薄板包括上端的平滑金屬薄板和下端的波紋金屬薄板；所述平滑金屬薄板表面鍍有復(fù)合太陽能吸熱涂層，所述波紋金屬薄板內(nèi)側(cè)表面沖壓成型有導(dǎo)流凸起或凸筋。
[0011]在一些實(shí)施方式中，所述波紋金屬薄板為鼓泡式波紋，所述波紋金屬薄板內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干排均勻分布的球形導(dǎo)向凸起，相鄰兩排的球形導(dǎo)向凸起錯(cuò)開設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步的，所述波紋金屬薄板的導(dǎo)向凸起為球體、圓柱、圓錐、多面體、長方體。
[0013]進(jìn)一步的，所述波紋金屬薄板導(dǎo)向凸起的排列形狀為平行四邊形、長方形、圓形、橢圓形、三角形、梯形、菱形。
[0014]在一些實(shí)施方式中，所述波紋金屬薄板為直條形波紋，波紋金屬薄板的內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的直條形導(dǎo)流凸筋，導(dǎo)流凸筋自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)設(shè)置，且所述相鄰兩排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
[0015]在一些實(shí)施方式中，所述波紋金屬薄板為人字形波紋，波紋金屬薄板的內(nèi)側(cè)面自沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的人字形導(dǎo)流凸筋，導(dǎo)流凸筋進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)，所述相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供一種超薄超導(dǎo)式的平板型太陽能集熱器，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:包括透明蓋板、吸熱板芯、保溫層、超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)和外框；所述透明蓋板、吸熱芯板及保溫層從上至下依次平行設(shè)置。
[0017]透明蓋板材料是厚度為3?5mm的超白低鐵鋼化玻璃或超白低鐵布紋鋼化玻璃。一般情況下，在我國南方地區(qū)采用單層透明蓋板，在我國北方地區(qū)，宜采用雙層透明蓋板。透明蓋板與吸熱板芯之間的距離應(yīng)大于20mm以獲得平板夾層內(nèi)最佳空氣自然對(duì)流換熱。保溫材料可采用酚醛泡沫、巖棉、玻璃棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。隔熱層的厚度應(yīng)根據(jù)選用的材料種類、集熱器的工作溫度、使用地區(qū)的氣候條件等因素來確定。材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大、集熱器的工作溫度越高、使用地區(qū)的氣溫越低則隔熱層的厚度就要求越大。一般來說，底部隔熱層的厚度選用30?50mm，側(cè)面隔熱層的厚度與之大致相同。外殼的材料有鋁合金、不銹鋼板、碳鋼板、塑料、玻璃鋼等。為了進(jìn)一步提高外殼的密封性，可采用0.4?0.8mm的鋁合金或碳鋼板一次模壓成型工藝。平板太陽能集熱器總體厚度最低約為55mm，比傳統(tǒng)平板太陽能集熱器變薄了近30%。
[0018]優(yōu)選的，所述吸熱板芯的平滑金屬板面向透明蓋板，波紋金屬板貼向保溫層。[0019]進(jìn)一步的，所述超薄超導(dǎo)式的平板型太陽能集熱器還包括一個(gè)用于安裝透明蓋板、吸熱板芯和保溫層的金屬外框，所述金屬外框由側(cè)框和側(cè)框底端的背框構(gòu)成，透明蓋板固定在金屬外框的側(cè)框頂部內(nèi)，并與吸熱板芯之間留有空氣保溫層，所述金屬外框的側(cè)框與背框可整體成形，也可以采用分體式，由螺栓或卡扣連接固定。
[0020]進(jìn)一步的，所述平板型太陽能集熱器通過連接管件依次串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。
[0021]進(jìn)一步的，所述超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)的主要成分為1，3-丙二醇、水和少量防腐劑，所述傳熱工質(zhì)各主要成分需按5:4.5:0.5的比例進(jìn)行混合，所述傳熱工質(zhì)適用于中低溫太陽能集熱器，運(yùn)行溫度范圍為-30°C至105°C，工作溫度可根據(jù)主要成分不同的混合比例進(jìn)行調(diào)整。
[0022]進(jìn)一步的，所述傳熱工質(zhì)的成分還可為甲醇或乙二醇或丙酮與水和防腐劑的混合物。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
(I)超薄超導(dǎo)式吸熱板芯是由一片平滑金屬薄板和一片具有不規(guī)則波紋表面的波紋金屬薄板平行重疊組成，板片之間形成不等截面的紊流通道，通過流道的傳熱與吸熱板芯的涂層表面直接進(jìn)行熱量交換，減少換熱熱阻，增加總體換熱效率。吸熱板芯自具排管與集管功能，可自動(dòng)均勻分配工質(zhì)進(jìn)行換熱，減少材料用量和板芯重量，且完全消除了接觸熱阻的影響。吸熱板芯全密封焊接而成，承壓性能高。板芯內(nèi)多處并聯(lián)流動(dòng)阻力小，壓損小。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管板式集熱結(jié)構(gòu)高出3-5倍，熱回收率可高達(dá)90%以上。
[0024](2)波紋板片通常由厚度為0.5?3mm的不銹鋼、鋁合金、銅等薄板沖制而成，可以任意定制規(guī)格尺寸。其換熱系數(shù)高、壓損小、高承壓、耐腐蝕，且生產(chǎn)工藝簡單，標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)化程度高，成本低廉。通過使用各種不同形式的磨具可將金屬薄板壓成形狀各異的波紋，并在波紋板片的兩個(gè)角上開有四個(gè)角孔，作為工作介質(zhì)的進(jìn)出口通道。金屬薄板的波紋形式主要有人字形波紋、直條波紋、橫直波紋、梯形平直波紋、曲折形波紋和鼓泡型等。這些波紋設(shè)計(jì)構(gòu)成了復(fù)雜的流道，使得工作介質(zhì)在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動(dòng)，能在較低的雷諾數(shù)下產(chǎn)生紊流，所以該集熱結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)較高。兩個(gè)薄板片采用全焊接工藝密封工藝焊接而成(如氬弧焊)，不采用任何非金屬密封材料，因而有較高的耐溫、耐壓性能，可適用的工作溫度和壓力范圍非常廣泛。此外由于薄板均采用金屬?zèng)_壓加工而成，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度高,大規(guī)模生產(chǎn)的價(jià)格比管板式約低40%-60%。
[0025](3)傳熱工質(zhì)防凍能力強(qiáng)，即使在易出現(xiàn)霜凍(_30°C)的寒冷地區(qū)都正常運(yùn)行。傳熱工質(zhì)比熱容大、換熱能力強(qiáng)，即便在_20°C情況下，比熱容依然有3.02-3.62 kJ/kg-K ;在100°C的情況下，比熱容高達(dá)3.41-3.81 kJ/kg-K。傳熱工質(zhì)防腐蝕保護(hù)性強(qiáng)，板芯材料可選擇范圍廣泛。傳熱工質(zhì)防結(jié)垢能力強(qiáng)，對(duì)板芯材料幾乎無任何化學(xué)反應(yīng)，不產(chǎn)生油泥等懸浮雜質(zhì)堵塞管路。傳熱工質(zhì)具有低降解性特點(diǎn)，防空曬能力強(qiáng)，增加集熱器的使用壽命。傳熱工質(zhì)主要成分1，3-丙二醇可由快速生產(chǎn)的農(nóng)植物中提煉，如以玉米為原料的可再生生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)技術(shù)，擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。
[0026](4)保溫材料能夠減少金屬薄板式換熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高組件的集熱效率。保溫材料需要導(dǎo)熱系數(shù)小、不吸水、有一定的硬度等特點(diǎn)，厚度一般為3-5厘米。常用的保溫材料有聚苯乙烯、聚氨脂等。保溫材料可根據(jù)工作介質(zhì)不同的進(jìn)出口管徑進(jìn)行開孔。
[0027](5)平板型太陽能集熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、壓損小、重量輕巧、安裝靈活、承壓性高、抗凍、防結(jié)垢、耐腐蝕、使用壽命長以及低成本等特點(diǎn)。通過采用混合超導(dǎo)熱媒作為傳熱工質(zhì)，平板型太陽能集熱器在低溫下仍舊正常運(yùn)行，大大提升了集熱器的熱效率和使用范圍。此外無論從整體外形、重量、厚度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面，該平板型太陽能集熱器均更適合與建筑相結(jié)合，拓寬了其應(yīng)用途徑，廣泛適用于民用建筑及工業(yè)廠房等太陽能集熱場(chǎng)合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的正面示意圖。
[0029]圖2本發(fā)明超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的背面示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明超薄吸熱板芯三維組裝圖。
[0031]圖4為凸起波紋交錯(cuò)排列的吸熱板芯的背面示意圖。
[0032]圖5為凸起波紋排列呈長方形的吸熱板芯的背面示意圖。
[0033]圖6為凸起波紋排列呈平行四邊形的吸熱板芯的背面示意圖。
[0034]圖7為凸起波紋排列呈橢圓形的吸熱板芯的背面示意圖。
[0035]圖8為凸起波紋呈球體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0036]圖9為凸起波紋呈尺寸各異球體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0037]圖10為凸起波紋呈圓柱體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0038]圖11為凸起波紋呈正方體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0039]圖12為凸起波紋呈圓錐體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0040]圖13為凸起波紋呈多面體的吸熱板芯的三維示意圖。
[0041]圖14為凸起波紋呈球體的吸熱板芯的平面剖視圖。
[0042]圖15為凸起波紋呈圓柱體的吸熱板芯的平面剖視圖。
[0043]圖16為凸起波紋呈正方體的吸熱板芯的平面剖視圖。
[0044]圖17為凸起波紋呈圓錐體的吸熱板芯的平面剖視圖。
[0045]圖18為凸起波紋呈多面體的吸熱板芯的平面剖視圖。
[0046]圖19為凸筋波紋呈直條的吸熱板芯的平面剖視圖:垂直平行流道。
[0047]圖20為一種凸筋波紋呈直條的金屬薄板式換熱器平面圖:垂直曲折流道 圖21為一種凸筋波紋呈直條的金屬薄板式換熱器平面圖:水平曲折流道
圖22為一種凸筋波紋呈人字形直條的金屬薄板式換熱器平面圖:人字形流道 圖23為平板型太陽能集熱器前視圖.圖24為平板型太陽能集熱器側(cè)視圖。
[0048]圖25為平板型太陽能集熱器背視圖 圖26為平板型太陽能集熱器俯視圖。
[0049]圖27為平板型太陽能集熱器三維組裝示意圖。
[0050]圖28為平板型太陽能集熱器部件組裝示意圖。
[0051]圖29為平板型太陽能集熱器聯(lián)接方式示意圖。
[0052]圖30為平板型太陽能集熱器的另一聯(lián)接方式示意圖。[0053]圖中，1-超薄超導(dǎo)式平板太陽能集熱器，2-玻璃蓋板，3-側(cè)框，4-背框，5-傳熱工質(zhì)出口，6-保溫材料，7-波紋金屬薄板式吸熱板芯，8-傳熱工質(zhì)進(jìn)口，9-波紋金屬薄板，10-平滑金屬薄板，11-太陽能吸熱涂層，12-導(dǎo)向凸起或凸筋，13-工質(zhì)流道，14-垂直平行流道，15-垂直長條凸筋，16-垂直曲折流道，17-水平曲折流道，18-水平長條凸筋，19-人字形流道，20-人字形凸筋，a_進(jìn)口，b_出口，C-坡度。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0055]參閱圖1-17，本發(fā)明的一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯7，由平滑金屬薄板10和波紋金屬薄板9平行設(shè)置，平滑金屬薄板10外側(cè)表面鍍有復(fù)合太陽能吸熱涂層11，波紋金屬薄板9內(nèi)側(cè)表面沖壓成型出導(dǎo)流凸起或凸筋12。為能在較低的雷諾數(shù)下產(chǎn)生紊流，提高吸熱芯7的換熱效率，其平面金屬板體的兩片金屬薄板中，一片為無波紋平面薄板10，另一片為在內(nèi)側(cè)表面沖壓成型出導(dǎo)流凸起或凸筋12的波紋狀薄板9。
[0056]本發(fā)明中的金屬薄板式吸熱芯7整體不采用任何非金屬密封材料；波紋板片由厚度為0.5?3_的不銹鋼、鋁、鈦、鑰等薄板沖制而成，可以任意根據(jù)需求定制幾何尺寸，并通過使用不同形式的磨具壓成形狀各異的波紋。
[0057]平滑金屬薄板10和波紋金屬薄板9通過全密封焊接構(gòu)成，具有多個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道13，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口 8和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口 5。波紋金屬薄板9具有導(dǎo)向凸起波紋12，其排列形狀可以為平行四邊形、長方形、圓形、橢圓形、三角形、梯形、菱形以及其他不規(guī)則排列設(shè)置。波紋金屬薄板9的導(dǎo)向凸起波紋12由內(nèi)板表面沖壓成型，凸起形狀可為球體、圓柱、圓錐、多面體、長方體以及其他不規(guī)則幾何形狀體。板芯內(nèi)換熱介質(zhì)紊流通道13亦根據(jù)凸起的形狀和分布排列不同而有多重選擇。
[0058]本技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，這里波紋狀薄板9的紋路僅僅是示意性的，不是局限性的。如圖18?20所示，波紋狀薄板為的紋路也可以是直條形波紋，具體為:波紋狀薄板9的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的直條形導(dǎo)流凸筋15，且相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口或平行設(shè)置或錯(cuò)開設(shè)置，這里的直條形導(dǎo)流凸筋可以根據(jù)安裝需求平行或垂直設(shè)置。該具有垂直或平行直條形導(dǎo)流凸筋的波紋狀薄板9與無波紋平面薄板10焊接后形成換熱介質(zhì)紊流通道14或換熱介質(zhì)紊流通道16或換熱介質(zhì)紊流通道17。
[0059]另外，如圖21所示，波紋狀薄板9也可以為人字形波紋，具體為:波紋狀薄板9的內(nèi)側(cè)面自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)沖壓成型有若干相互平行設(shè)置的人字形導(dǎo)流凸筋19，相鄰排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置，進(jìn)而形成換熱介質(zhì)紊流通道18。
[0060]如圖22-25所示，本發(fā)明還公開了一種基于上述吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其包括玻璃蓋板2、邊框3、背框4、保溫材料6、吸熱板芯7、工質(zhì)循環(huán)進(jìn)口 8和出口 5。
[0061]具體的:玻璃蓋板2、吸熱板芯7、保溫材料6、背框4由上至下依次平行設(shè)置于邊框3中。為提高換熱效率，透明蓋板與吸熱板芯之間留有一段空氣保溫層，吸熱芯7緊貼保溫材料層6并壓緊置于背框4上。本實(shí)施例中，金屬薄板式吸熱芯7和保溫材料層6為矩形，工質(zhì)進(jìn)口 8和工質(zhì)出口 5為圓形，分別有兩個(gè)開在矩形的四角直角處。
[0062]金屬薄板式換熱器可通過連接管件依次串聯(lián)或者并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。圖26給出了平板型太陽能集熱器陣列的水平串聯(lián)和垂直串聯(lián)聯(lián)接方式，其通過使用標(biāo)準(zhǔn)的管路連接件20連接構(gòu)成換熱矩陣。
[0063]在實(shí)際運(yùn)行中，傳熱工質(zhì)各主要成分可按一定比例進(jìn)行混合得到適宜在該氣候環(huán)境中使用的工質(zhì)。傳熱工質(zhì)成分為1，3_丙二醇、水和少量防腐劑，傳熱工質(zhì)各主要成分需按5:4.5:0.5的比例進(jìn)行混合；傳熱工質(zhì)適用于中低溫太陽能集熱器，運(yùn)行溫度范圍為-30°C至105°C，工作溫度可根據(jù)主要成分不同的混合比例進(jìn)行調(diào)整；傳熱工質(zhì)熱力學(xué)屬性根據(jù)主要成分不同的混合比例存在一定變化范圍；傳熱工質(zhì)防腐蝕保護(hù)性強(qiáng)，板芯材料可選用的金屬材料如銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼、鍍鋅鋼等；所述傳熱工質(zhì)中的防腐劑為中性有機(jī)羧酸，不含磷酸鹽，硼酸鈉、亞硝酸鹽或者胺類。
[0064]超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)還可以為甲醇或乙二醇或丙酮與水和防腐劑的混合物。
[0065]混合工質(zhì)中水的比例越高，綜合傳熱性能越強(qiáng)，但工作溫度下限上升；反之混合工質(zhì)中水的含量越少，工作溫度下限降低，但綜合傳熱性能減弱。
[0066]太陽能集熱器的工作原理簡述為:當(dāng)太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板芯上，絕大部分能量被吸熱板芯吸收并轉(zhuǎn)換成熱能(少部分能量以熱量或者光反射等形式損失掉)，然后將熱量傳遞給吸熱板芯內(nèi)的超導(dǎo)傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有效能量輸出。此為太陽能熱水器公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯，其特征在于:所述吸熱板芯為由兩片平行設(shè)置的金屬薄板通過全密封焊接構(gòu)成，具有一個(gè)換熱介質(zhì)紊流通道，以及具有至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)與換熱介質(zhì)流道連通的工質(zhì)出口 ；所述兩片平行設(shè)置的金屬薄板包括上端的平滑金屬薄板和下端的波紋金屬薄板；所述平滑金屬薄板表面鍍有復(fù)合太陽能吸熱涂層，所述波紋金屬薄板內(nèi)側(cè)表面沖壓成型有導(dǎo)流凸起或凸筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯，其特征在于:所述波紋金屬薄板為鼓泡式波紋，所述波紋金屬薄板內(nèi)側(cè)面沖壓成型有若干排均勻分布的尺寸規(guī)格相同或者相異球形導(dǎo)向凸起，相鄰兩排的球形導(dǎo)向凸起錯(cuò)開設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯，其特征在于:所述波紋金屬薄板的導(dǎo)向凸起為球體、圓柱、圓錐、多面體、長方體；所述波紋金屬薄板導(dǎo)向凸起的排列形狀為平行四邊形、長方形、圓形、橢圓形、三角形、梯形、菱形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄超導(dǎo)式吸熱板芯，其特征在于:所述波紋金屬薄板的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有若干相互平行設(shè)置的導(dǎo)流凸筋，所述導(dǎo)向凸筋的自進(jìn)液側(cè)向出液側(cè)設(shè)置，且相鄰兩排導(dǎo)流凸筋的流道口錯(cuò)開設(shè)置；所述導(dǎo)流凸筋為直條形或人字形。
5.一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:包括透明蓋板、吸熱板芯、保溫層和外框；所述透明蓋板、吸熱芯板及保溫層從上至下依次平行設(shè)置，且所述吸熱板芯的平滑金屬板面向透明蓋板，波紋金屬板貼向保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:所述超薄超導(dǎo)式的平板型太陽能集熱器還包括一個(gè)用于安裝透明蓋板、吸熱板芯和保溫層的金屬外框，所述金屬外框由側(cè)框和側(cè)框底端的背框構(gòu)成，透明蓋板固定在金屬外框的側(cè)框頂部內(nèi)，并與吸熱板芯之間留有空氣保溫層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:所述金屬外框的側(cè)框與背框可整體成形，也可以采用分體式，由螺栓或卡扣連接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:所述平板型太陽能集熱器通過連接管件依次串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成換熱陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:所述吸熱芯板內(nèi)填充超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)，其成分為1，3-丙二醇、水和防腐劑的混合物，其中1，3-丙二醇、水和防腐劑均按照5:4.5:0.5的重量比混合，所述防腐劑為中性有機(jī)羧酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于超薄超導(dǎo)式吸熱板芯的平板型太陽能集熱器，其特征在于:所述超導(dǎo)混合傳熱工質(zhì)還可以為甲醇或乙二醇或丙酮與水和防腐劑的混合物。
【文檔編號(hào)】F24J2/46GK103759432SQ201410004381
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】張行星, 許鷹, 徐吉浣, 趙旭東 申請(qǐng)人:南通星昀能源科技有限公司