高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，包括透明蓋板、太陽能吸熱芯板、不透明底板和端封橫梁，透明蓋板、太陽能吸熱芯板和不透明底板由上至下依次設(shè)置形成板式太陽能集熱器的主體結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)的縱向兩端分別設(shè)置端封橫梁。其芯板制造方法是先利用混煉擠出設(shè)備將太陽能選擇性吸收劑均勻分散于透明塑料基體中，制成對太陽光能選擇性吸收的高分子材料，再通過間歇法、連續(xù)擠出法或熱誘導(dǎo)相分離法發(fā)泡制備成具有連續(xù)性開孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡板材，或者是再通過擠出或注射的成型方法制成具有縱向介質(zhì)通道的中空板材。本板式太陽能集熱器質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單合理，便于安裝和拆卸，可實現(xiàn)與建筑的一體化。
【專利說明】
高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及太陽能集熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]當今世界，能源問題已經(jīng)成為制約世界各國發(fā)展的主要因素之一。我國是能源消費大國，節(jié)約能源，減少因能源消耗引起的環(huán)境污染問題，已經(jīng)日益引起人們的重視。太陽能作為一種豐富的可再生能源，在我國已廣泛開發(fā)利用，如利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能、通過集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能、通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)能等等，在我國現(xiàn)階段，太陽能集熱器在太陽能利用中居主導(dǎo)地位。
[0003]目前國內(nèi)市場和國際市場上，太陽能集熱器主要可分為平板型太陽能集熱器和全真空管式太陽能集熱器，這兩種集熱器的主要材料為金屬和玻璃，其加工制造工藝復(fù)雜、加工成本較高，成品重量大、不利于運輸和安裝，無法滿足高層建筑的使用需求，不便于大面積的推廣使用。而利用高分子材料制造太陽能集熱器與平板集熱器、真空管集熱器相比具有加工制造工藝簡單、加工成本低，成品質(zhì)量輕、易于運輸和安裝，能用于高層建筑的墻面和屋頂，實現(xiàn)集熱器與建筑一體化等優(yōu)點。但是，目前利用高分子材料制造太陽能集熱器存在的最大問題是高分子材料對太陽光不能選擇性吸收，傳統(tǒng)的在平板集熱器的金屬基層和真空管集熱器的真空管上制備選擇性吸收涂層的方法如磁控濺射技術(shù)、溶膠凝膠法、電鍍法、涂料法、氣相沉積法等很難在聚合物基底上實現(xiàn)。
[0004]由此可見，針對目前太陽能集熱器存在的問題，開發(fā)一種加工制造工藝簡單，加工成本低，成品質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)合理，能單獨應(yīng)用，又能大規(guī)模集成應(yīng)用，安裝和拆卸方便，能實現(xiàn)與建筑的一體化，同時對太陽光能選擇性吸收的高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器及其制造方法對于太陽能集熱器的研發(fā)和推廣具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成品質(zhì)量較輕、且能滿足太陽能選擇性吸收的高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案為:一種高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，包括透明蓋板、太陽能吸熱芯板、不透明底板和端封橫梁，透明蓋板、太陽能吸熱芯板和不透明底板由上至下依次設(shè)置形成板式太陽能集熱器的主體結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)的縱向兩端分別設(shè)置端封橫梁。其中透明蓋板復(fù)合在太陽能吸熱芯板的上方，不透明底板復(fù)合在太陽能吸熱芯板的下方，端封橫梁復(fù)合在太陽能吸熱芯板、透明蓋板和不透明底板的縱向端面，封堵住太陽能吸熱芯板、透明蓋板和不透明底板的縱向空間。
[0007]所述透明蓋板的厚度為3?I Omm，透明蓋板的材料為PET、PC、PMMA或AS等透明材料。
[0008]所述不透明底板的厚度為3?10mm，不透明底板的材料為不透明的工程塑料或其復(fù)合材料。
[0009]所述端封橫梁的材料為耐高溫且具有保溫性能的工程塑料或其復(fù)合材料，通過一次性擠出或者注塑成型。當太陽能吸熱芯板為具有縱向介質(zhì)通道的中空板材結(jié)構(gòu)時，端封橫梁內(nèi)部設(shè)有與太陽能吸熱芯板內(nèi)部縱向介質(zhì)通道相通的橫向通道(即橫向通道與縱向介質(zhì)通道相互垂直設(shè)置)，并根據(jù)需要封堵橫向通道的端部或者連接進出口水管。
[0010]所述透明蓋板與太陽能吸熱芯板之間、太陽能吸熱芯板與不透明底板之間以及主體結(jié)構(gòu)與端封橫梁之間的連接方式均采用熱熔聯(lián)接、彈性聯(lián)接或者溶劑和聚合物粘接中的一種。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述太陽能吸熱芯板為具有連續(xù)性開孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡板材。其芯板制造方法為:先利用混煉擠出設(shè)備將太陽能選擇性吸收劑均勻分散于透明塑料基體中，制成對太陽光能選擇性吸收的高分子材料，再通過間歇法、連續(xù)擠出法或熱誘導(dǎo)相分離法發(fā)泡制備成具有連續(xù)性開孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡板材；
[0012]其中，透明塑料基體的材料為PET、PC、PMMA、AS或透明尼龍;太陽能選擇性吸收劑為碳納米管、過渡金屬氧化物、硫化物、氮化物或過渡金屬復(fù)合氧化物中的一種或多種;混煉擠出設(shè)備采用具有很強混合分散效果的混煉擠出設(shè)備(如葉片擠出機或偏心轉(zhuǎn)子擠出機等)O
[0013]作為另一種優(yōu)選方案，所述太陽能吸熱芯板為具有縱向介質(zhì)通道的中空板材，其中縱向介質(zhì)通道為一層或多層，縱向介質(zhì)通道的截面為圓形、矩形或蜂窩狀。其芯板制造方法為:先利用混煉擠出設(shè)備將太陽能選擇性吸收劑均勻分散于透明塑料基體中，制成對太陽光能選擇性吸收的高分子材料，再通過擠出或注射的成型方法制成具有縱向介質(zhì)通道的中空板材；
[0014]其中，透明塑料基體的材料為PET、PC、PMMA、AS或透明尼龍;太陽能選擇性吸收劑為碳納米管、過渡金屬氧化物、硫化物、氮化物或過渡金屬復(fù)合氧化物中的一種或多種;混煉擠出設(shè)備采用具有很強混合分散效果的混煉擠出設(shè)備(如葉片擠出機或偏心轉(zhuǎn)子擠出機等)O
[0015]上述板式太陽能集熱器使用時，通過管道與保溫水箱連接即可，可以通過在不透明底板的背面設(shè)立支架、開設(shè)螺紋孔或者涂膠粘劑等方式，將板式太陽能集熱器固定安裝于屋頂或者墻面上。同時，該板式太陽能集熱器可單獨連接保溫水箱使用(該方式可適應(yīng)家用或需求量較小的場合使用)，也可將多個板式太陽能集熱器集成后與保溫水箱連接使用(該方式可適應(yīng)商用或需求量較大的場合使用)。
[0016]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0017]1、本板式太陽能集熱器的加工制造工藝簡單，成本較低，生產(chǎn)效率極高，適合大批量生產(chǎn)，成品能單獨應(yīng)用，也能大規(guī)模集成應(yīng)用，使用靈活而方便，可適應(yīng)多種場合使用。
[0018]2、本板式太陽能集熱器采用全塑料結(jié)構(gòu)加工，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單合理，便于安裝和拆卸，能安裝于高層建筑的墻面或屋頂，實現(xiàn)與建筑的一體化，可有效解決現(xiàn)有太陽能集熱器加工制造工藝復(fù)雜、加工成本高、成品重量大、安裝復(fù)雜、無法滿足高層建筑的使用需求等問題。
[0019]3、本板式太陽能集熱器的芯板是采用太陽能選擇性吸收劑分散于透明塑料基體后制成的高分子材料復(fù)合芯板，與傳統(tǒng)的平板型太陽能集熱器和全真空管式太陽能集熱器相比，其集熱面積增大，熱利用率增加，具有很好的集熱效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本板式太陽能集熱器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1的A-A截面視圖。
[0022]圖3為實施例1中太陽能吸熱芯板在A-A方向的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為實施例2中太陽能吸熱芯板在A-A方向的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為本板式太陽能集熱器單獨使用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本板式太陽能集熱器集成使用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0027]實施例1
[0028]本實施例一種高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，如圖1或圖2所示，板式太陽能集熱器采用高分子材料制造而成，包括太陽能吸熱芯板3、透明蓋板1、不透明底板4和端封橫梁2，其中透明蓋板復(fù)合在太陽能吸熱芯板的上方，不透明底板復(fù)合在太陽能吸熱芯板的下方，端封橫梁復(fù)合在太陽能吸熱芯板、透明蓋板和不透明底板的縱向端面，封堵住太陽能吸熱芯板、透明蓋板和不透明底板的縱向空間。
[0029]其中，太陽能吸熱芯板的制造方法為:利用具有很強混合分散效果的混煉擠出設(shè)備(如葉片擠出機或偏心轉(zhuǎn)子擠出機等)將一定分量的太陽能選擇性吸收劑均勻分散在透明塑料基體中制成對太陽光能選擇性吸收的高分子材料(其中，太陽能選擇性吸收劑在高分子中的質(zhì)量含量一般約為0.01%?30%)，再通過間歇法、連續(xù)擠出法或熱誘導(dǎo)相分離法等方法發(fā)泡制備成為具有均勻連續(xù)性開孔結(jié)構(gòu)5的發(fā)泡板材，如圖3所示為均勻連續(xù)性的開孔泡孔。
[0030]太陽能吸熱芯板的塑料基體采用PET或PC等透明塑料，太陽能選擇性吸收劑采用碳納米管、過渡金屬氧化物、硫化物、氮化物或過渡金屬復(fù)合氧化物等對太陽光具有選擇性吸收功能的納米粉體，根據(jù)需要還可以對太陽能選擇性吸收劑進行表面改性以增強其在透明塑料基體中的分散混合效果。
[0031]透明蓋板采用透光性能較好的透明塑料(如PET、PC、PMMA或AS等)制造而成，厚度約為3?10mm。
[0032]不透明底板采用不透明的工程塑料或其復(fù)合材料制造而成，厚度約為3?10mm，不透明底板固定支撐透明蓋板和太陽能吸熱芯板，同時防止太陽光的透射并具有保溫的作用。
[0033]端封橫梁采用耐高溫、保溫性能較好的工程塑料或其復(fù)合材料一次性擠出或者注塑成型，端封橫梁內(nèi)部設(shè)有與太陽能吸熱芯板內(nèi)部縱向介質(zhì)通道相通的橫向通道，并根據(jù)需要封堵橫向通道的端部或者連接進出口水管。
[0034]太陽能吸熱芯板、透明蓋板、不透明底板和端封橫梁之間的連接可采用熱熔連接、彈性聯(lián)接或溶劑和聚合物粘接等方式。
[0035]板式太陽能集熱器可以通過在不透明底板的背面設(shè)立支架、開設(shè)螺紋孔或者涂膠粘劑等方式固定安裝于屋頂或者墻面。板式太陽能集熱器可單獨連接保溫水箱7使用(如圖5所示)，也可以集成后再與保溫水箱7連接使用(如圖6所示)。
[0036]實施例2
[0037]本實施例一種高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，與實施例1相比較，其不同之處在于:太陽能吸熱芯板為具有縱向介質(zhì)通道的中空板材(如圖4所示)，其制造方法為:利用具有很強混合分散效果的混煉擠出設(shè)備(如葉片擠出機或偏心轉(zhuǎn)子擠出機等)將一定分量的太陽能選擇性吸收劑均勻分散在透明塑料基體中制成對太陽光能選擇性吸收的高分子材料(其中，太陽能選擇性吸收劑在高分子中的質(zhì)量含量一般約為0.01%?30%)，再通過擠出、注射成型等方法制成具有縱向介質(zhì)通道6的中空板材。縱向介質(zhì)通道可以是一層或者多層，縱向介質(zhì)通道截面可以是圓形、矩形、蜂窩狀或者其它形狀。
[0038]如上所述，便可較好地實現(xiàn)本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本【實用新型內(nèi)容】所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【主權(quán)項】
1.高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，包括透明蓋板、太陽能吸熱芯板、不透明底板和端封橫梁，透明蓋板、太陽能吸熱芯板和不透明底板由上至下依次設(shè)置形成板式太陽能集熱器的主體結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)的縱向兩端分別設(shè)置端封橫梁。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述透明蓋板的厚度為3?I Omm，透明蓋板的材料為PET、PC、PMMA或AS。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述不透明底板的厚度為3?10_，不透明底板的材料為不透明的工程塑料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述端封橫梁的材料為耐高溫且具有保溫性能的工程塑料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述透明蓋板與太陽能吸熱芯板之間、太陽能吸熱芯板與不透明底板之間以及主體結(jié)構(gòu)與端封橫梁之間的連接方式均采用熱熔聯(lián)接、彈性聯(lián)接或者溶劑和聚合物粘接中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述太陽能吸熱芯板為具有連續(xù)性開孔結(jié)構(gòu)的發(fā)泡板材。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述太陽能吸熱芯板為具有縱向介質(zhì)通道的中空板材。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述高分子材料復(fù)合的板式太陽能集熱器，其特征在于，所述縱向介質(zhì)通道為一層或多層，縱向介質(zhì)通道的截面為圓形、矩形或蜂窩狀。
【文檔編號】F24J2/22GK205619591SQ201620228424
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】瞿金平
【申請人】華南理工大學(xué), 廣州華新科實業(yè)有限公司, 東莞市正新包裝制品有限公司