CN101666552A - 铝塑太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

一种铝塑太阳能集热器，外壳由空心边框、位于受光面且与空心边框连接的透光盖板和位于背光面且与空心边框连接的底板围合成一扁平箱体，透光盖板是一至两层聚碳酸酯薄膜，空心边框内芯沿长向藏置有输水管道，输水管道与外壳内的吸热管和空心边框侧面的进水口、出水口连通；吸热管是一排并列的铝合金管，其横截面形状为椭圆形，其长轴与透光盖板平行，吸热管外包有涂覆选择性吸热涂层的铝箔，吸热管的两端分别与空心边框内的输水管道连通。解决了传统太阳能集热器造价高、热效不理想、与建筑结构和建筑外形难以融合、影响大规模应用的技术问题。

Description

铝塑太阳能集热器
技术领域
本发明涉及一种太阳能集热器。
背景技术
太阳能集热器在节能减排领域占有重要的地位，已经成为新能源行业的主要产品之一。目前的太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器和全玻璃真空管型太阳能集热器两类。
平板型太阳能集热器一般由吸热器、透光盖板、保温层和外壳组成，外形如扁平方形箱。吸热板是吸收太阳辐射能量并向集热器工作介质传递热量的部件，材料主要有铜材、铝合金、钢材、镀锌板和不锈钢。有色金属吸热板的结构有管板式、扁盒式、扁管式，制作工艺采用铜焊、电阻焊、超声波焊、高频焊、铜铝复合、冲压、拉伸、高压吹胀等，要求做到金相结合以减少热阻。平板型太阳能集热器优点是吸热效率和热传递效率高、缺点是焊接工艺要求需要加厚材料，焊点易锈、造价高，容水量大时整体性能下降等。适用于小规模使用，如家用热水器等。
全玻璃真空管型太阳能集热器，是由内、外两根同心圆玻璃管构成全玻璃真空太阳集热管，内管外壁涂敷吸热涂层，内外管之间抽成高真空，多根全玻璃真空太阳集热管***集联箱组成全玻璃真空管型太阳能集热器，是目前应用最广泛的产品。但全玻璃真空管型太阳能集热器的主要问题一是造价高昂难以规模应用，二是综合能效较低缺乏市场竞争力，三是太阳能集热器的外形结构与建筑结构难以融合。
实用新型内容
本发明本的目的是提供一种结构简单、工艺成熟，高效耐用，造价低廉的铝塑太阳能集热器，要解决传统太阳能集热器造价高、热效不理想、与建筑结构和建筑外形难以融合、影响大规模应用的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铝塑太阳能集热器，包括外壳、外壳内的吸热管和与吸热管连通的输水管道，其特征在于：
外壳由空心边框、位于受光面且与空心边框连接的透光盖板和位于背光面且与空心边框连接的底板围合成一扁平箱体，透光盖板是一至两层聚碳酸酯薄膜，空心边框内芯沿长向藏置有输水管道，输水管道与外壳内的吸热管、空心边框侧面的进水口和出水口连通。
吸热管是一排并列的铝合金管，其横截面形状为椭圆形，其长轴与透光盖板平行，吸热管外包有涂覆选择性吸热涂层的铝箔，吸热管的两端分别与空心边框内的输水管道连通。
所述空心边框是由四根塑制空心边框型材、铝合金空心边框型材或铝塑空心边框型材连接而成。
所述吸热管与相邻的吸热管之间有间隙。
所述吸热管内有与管壁连接的加强肋。
所述吸热管的两端通过管接口与输水管道连通，管接口的一端穿过空心边框的内侧边与输水管道垂直连通，另一端与吸热管连通。
所述选择性吸热涂层是铝-氮/铝涂层、铝-氮-碳选择性吸收膜、真空溅射黑色金属镀层或电化学转化膜。
所述吸热管的端部可与调向连杆连接。
所述空心边框外侧面在顺长方向有一条用于***条板用的上凹槽和一条用于与建筑结构连接的下凹槽。
所述建筑结构是屋面或墙体。
本发明的工作原理：阳光经过透光盖板，照射在表面涂有选择性吸热涂层的吸热管上，吸热管吸收太阳辐射能量后，加热其内部的导热工质，经输水管道输出供使用。透光盖板允许可见光通过，阻止红外射线透过，形成集热器内的温室效应。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
1、技术结构优势效果。
平板型集热器与全真空玻璃集热管比较，平板型集热器在单位面积内的吸光面积大而集热效率高，国家标准规定：平板型集热器集热效率为68％，全真空玻璃集热管为50％。本发明的铝塑太阳能集热器，经国家太阳能检验中心检验，集热效率为75％。
本发明的铝塑太阳能集热器，因椭圆吸热管并列构成数个弧形受光面，单位面积中受光面积大于平板型集热器和全真空玻璃集热器。各吸热管之间的间隙有利于提高集热箱内的温室效应。吸热管的铝合金材料优异的导热性能，可直接吸收集热箱内的辐射热能并传递给导热工质。
实验表明，环境温度为0℃时，本发明的铝塑太阳能集热箱内晴天可蓄积温度至98℃，阴天时可蓄积温度至60℃，仍可发挥集热功能。
2、低成本、高能效支持规模应用。
本发明的铝塑太阳能集热器，在结构设计、材料与工艺选择、环境关系等设计、生产、使用的全过程中，贯彻低成本、高效率的原则和技术路线，使产品生产成本低于现有传统技术产品50％以上；最薄弱零件寿命也在20年以上；运营成本除清洁外几乎为零；由此构成的综合低成本即支持高能效，又支持太阳能的规模化应用。
3、太阳能产品与建筑一体化。
建筑是太阳能产品的主要载体和最大市场。现有传统技术的太阳能产品，因考虑太阳照射角度，安装于建筑时往往严重影响建筑外观，政府为节能减排作出强制措施，并没有化解太阳能技术与建筑形象的矛盾。而本发明的铝塑太阳能集热器，在吸热管与箱体连接部位采用硅橡胶管软连接并密封，各吸热管在箱体内通过调向连杆可统一调整朝向光源的角度，而贴附于屋面的箱体安装角度不变。即太阳能集热箱安装时均可贴附于建筑的屋面角度，通过调整箱内吸热管角度获得所需的太阳朝向角度，最大限度降低对建筑外观的影响；并可根据不同季节要求，自动或手动调整吸热管角度获得最大能效。
4、扩展太阳能应用领域。
如建筑供暖、各种低温加工生产、农用沼气池升温等，并为其他太阳能利用技术提供基础能源，如太阳能制冷、污水生物处理、太阳能发电、温差发电、太阳能海水淡化、大规模热田建设等。
5、高效、廉价
新能源现有传统技术发展主要受制于成本，与传统能源如煤、电、石油等比较不具备市场竞争力。本发明高效、廉价的特征，可提高新能源产品的市场竞争力，促进新能源产业持续发展。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的组装示意图。
附图标记：1-透光盖板、2-空心边框、3-输水管道、4-管接口、5-吸热管、6-底板、7-出水口、8-上凹槽、9-下凹槽、10-加强肋、11-进水口。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种铝塑太阳能集热器，包括外壳、外壳内的吸热管5和与吸热管连通的输水管道3。外壳由空心边框2、位于受光面且与空心边框连接的透光盖板1和位于背光面且与空心边框连接的底板6围合成一扁平箱体，透光盖板1是一至两层聚碳酸酯薄膜，空心边框内芯沿长向藏置有输水管道3，输水管道3与外壳内的吸热管5、空心边框侧面的进水口11和出水口7连通。
吸热管5是一排并列的铝合金管，其横截面形状为椭圆形，其长轴与透光盖板平行，吸热管外包有涂覆选择性吸热涂层的铝箔，所述选择性吸热涂层是铝-氮/铝涂层、铝-氮-碳选择性吸收膜、真空溅射黑色金属镀层或电化学转化膜。吸热管的两端分别与空心边框内的输水管道3连通。吸热管5与相邻的吸热管之间有间隙。吸热管5内有与管壁连接的加强肋10。吸热管的两端通过管接口4与输水管道3连通，管接口4的一端穿过空心边框2的内侧边与输水管道3垂直连通，另一端与吸热管5连通。吸热管5的端部与调向连杆连接。
所述空心边框2是由四根塑制空心边框型材、铝合金空心边框型材或铝塑空心边框型材连接而成。所述空心边框外侧面在顺长方向有一条用于***条板用的上凹槽8和一条用于与建筑结构连接的下凹槽9。所述建筑结构是屋面或墙体。
空心边框2是采用通行的塑钢门窗结构，将塑料原料用拉挤工艺制成型材，可用薄钢片插进型材中空部以增加强度。制作箱体时按要求裁切型材，相邻端口连接构成封闭框架。所述空心边框外侧有一条顺长的上凹槽8和一条顺长的下凹槽9，下凹槽用以嵌入卡扣固定箱体于建筑结构上，所述建筑结构可以是屋面、墙体或棚架。所述上凹槽用以***条板，封闭相邻箱体之间的缝隙。框架最大面将朝向阳光，上装透光盖板1，下装底板6，中间安装并列的吸热管5。箱体底部安装的底板6用以封闭箱体。
透光盖板的作用是阳光全光透过率高；要求使用时可耐受长期冷、热、光、风、雨、雪侵蚀，受到冰雹、石子等外力碰撞不致损坏，具有一定的刚度和强度。本发明以双层的抗紫外线聚碳酸酯薄膜制成透光盖板，其透光率、抗压、抗冲击、寿命均达到国家建筑标准要求；其抗冲击强度为玻璃制品的100倍；在环境温度50℃变化条件下，冷热伸缩率为0.1％；提高产品的环境适应能力和寿命。
本发明在安装时，集热器的透光盖板1朝向阳光，底板6向内置于屋项或其他支撑结构，以卡扣嵌入下凹槽并用螺钉固定于支撑结构，即完成集热器与支撑结构的连接固定。进水口11、出水口7与输水管道3连接，即完成铝塑太阳能集热器的整体安装。

Claims (9)

1.一种铝塑太阳能集热器，包括外壳、外壳内的吸热管(5)和与吸热管连通的输水管道(3)，其特征在于：
外壳由空心边框(2)、位于受光面且与空心边框连接的透光盖板(1)和位于背光面且与空心边框连接的底板(6)围合成一扁平箱体，透光盖板(1)是一至两层聚碳酸酯薄膜，空心边框内芯沿长向藏置有输水管道(3)，输水管道(3)与外壳内的吸热管(5)、空心边框侧面的进水口(11)和出水口(7)连通；
吸热管(5)是一排并列的铝合金管，其横截面形状为椭圆形，其长轴与透光盖板平行，吸热管外包有涂覆选择性吸热涂层的铝箔，吸热管的两端分别与空心边框内的输水管道(3)连通。
2.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述空心边框(2)是由四根塑制空心边框型材、铝合金空心边框型材或铝塑空心边框型材连接而成。
3.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述吸热管(5)与相邻的吸热管之间有间隙。
4.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述吸热管(5)的横截面形状为椭圆形，内有与管壁连接的加强肋(10)。
5.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述吸热管的两端通过管接口(4)与输水管道(3)连通，管接口(4)的一端穿过空心边框(2)的内侧边与输水管道(3)垂直连通，另一端与吸热管(5)连通。
6.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述选择性吸热涂层是铝-氮/铝涂层、铝-氮-碳选择性吸收膜、真空溅射黑色金属镀层或电化学转化膜。
7.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述吸热管(5)的端部与调向连杆连接。
8.根据权利要求1所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述空心边框外侧面在顺长方向有一条用于***条板用的上凹槽(8)和一条用于与建筑结构连接的下凹槽(9)。
9.根据权利要求8所述的铝塑太阳能集热器，其特征在于：所述建筑结构是屋面或墙体。
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PB01 Publication
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