CN101726122B - 平板型太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板型太阳能集热器，其包括壳体和设置于壳体内的管道，所述壳体包括集热片、后盖板、密封连接集热片和后盖板的边框，所述集热片是一整块片材，所述管道包括多个集热管和排管，所述多个集热管并排设于集热片上并与集热片连成一体，所述排管与各个集热管相接相通，每个集热管吸热后的水由排管输出。所述平板型太阳能集热器采用一整块片材形式的集热片，不会产生任何热损失，而且多个集热管与集热片连成一体，使得太阳能照射到集热片后，能够将热能高效地传导至管道中；而且一整块片材形式的集热片不需要拼接工序，由此节省制造成本。

Description

平板型太阳能集热器

技术领域

本发明关于太阳能热水器，尤其涉及一种平板型太阳能集热器。

背景技术

随着现代工业的发展，一方面加大对能源的需求，引发能源危机，另一方面在常规能源的使用中释放出大量的二氧化碳气体，导致全球性的“温室效应”。为持续发展，全球各国力图摆脱对常规能源的依赖，加速发展可再生能源。作为最理想的可再生能源，太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的特点，利用太阳能制备热水，环保、节能。

目前，大多采用真空管型热水器(含热管真空管型)，平板型热水器和闷晒型热水器三大类。目前的平板型太阳能集热器产品的热损系数高，远远高于真空管太阳能集热器热损系数υ<3w/m²·k，导致冬季得热量低。二是平板型太阳能集热器未形成大规模生产，导致高质量的平板型太阳能热水器的价格较高。但是，平板型太阳能热水器具有耐压、寿命长，易组成二次回路***等独有特点。其次是平板型太阳能热水器易与建筑结合，易安装在屋顶上，建筑师在设计时也比较容易将它融于建筑之中。第三是平板型太阳能热水器产品材料的可再生利用率高。平板型太阳能集热器材料以铜铝为主，回收利用率高。平板型太阳能热水器的产品热性能好。平板型太阳能热水器的***安全可靠，有效采光面积大。除此之外，在接受同等太阳能条件下，平板型太阳能集热器占地面积小，而真空管太阳能集热器的管与管之间有空隙，造成占地面积大。近年随着太阳能建筑一体化技术的发展，人们需要一种不论是外观还是整体上都能同环境相协调的，易于建筑形成一体化的太阳能集热器。而真空管式集热器因其自身结构受到了一定限制，在这点上平板型集热器有着真空管无比的优越性。

传统的平板型集热器包括壳体和设置于壳体内的管道，壳体向阳采用集热片，该集热片通常由多块平板拼接而成，壳体内的管道用铁丝捆扎或铆接，也有采用锡焊或在结合缝隙中填充各种导热胶的。然而，这种拼接的集热片会产生热损失，而且管道的连接方式也会产生较大热阻，不利于有效地热传导，最后导致太阳能热转化效率低；另外，拼接方式的成本也较高。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种高效低成本的平板型太阳能集热器。

一种平板型太阳能集热器，其包括壳体和设置于壳体内的管道，所述壳体包括集热片、后盖板、密封连接集热片和后盖板的边框，所述集热片是一整块片材，所述管道包括多个集热管和排管，所述多个集热管并排设于集热片上并与集热片连成一体，所述排管与各个集热管相接相通，每个集热管吸热后的水由排管输出。

与现有技术相比，所述平板型太阳能集热器采用一整块片材形式的集热片，几乎不会产生热损失，而且多个集热管与集热片连成一体，使得太阳能照射到集热片后，能够将热能高效地传导至管道中；而且一整块片材形式的集热片不需要拼接工序，由此节省制造成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的平板型太阳能集热器示意图。

图2是本发明实施例提供的平板型太阳能集热器的截面结构示意图。

图3是图1中的平板型太阳能集热器的发泡材料的结构示意图。

图4是图1中的平板型太阳能集热器的后盖板的立体结构示意图。

图5是图1中的平板型太阳能集热器的边框结构示意图。

图6是图1中的平板型太阳能集热器的集热片与管道组合结构示意图。

图7是图1中的平板型太阳能集热器的集热片与管道组合结构的另一个视角的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和2，为本发明实施例提供的平板型太阳能集热器10。该平板型太阳能集热器10包括壳体和设置于吸热壳体内的管道，壳体包括集热片22、后盖板24、密封连接集热片22和后盖板24的边框26。其中，集热片22是一整块片材，管道包括多个集热管32和排管34，多个集热管32并排设于集热片22上并与集热片22连成一体，排管34与各个集热管32相接相通，每个集热管32吸热后的水汇入排管34内，由排管34输出热水。

集热片22上密封地盖设一个超白低铁钢化玻璃21，钢化玻璃21采用高透射性超白低铁玻璃材料。钢化玻璃21也可以替换以压花超白钢化玻璃，通过在超白钢化玻璃表面压花，以提高玻璃的透过率。

本实施例中，集热片22采用0.2毫米厚度的铜片，集热片22的宽度可在250～800mm内调整，可根据不同的需要进行选用。集热片22向阳面真空磁控溅射沉积有选择性吸收多层膜，该多层膜自下而上依次包括红外反射膜层、两层吸收膜层和减反射膜层，其中红外反射膜层是沉积金属态铜质薄膜层，两层吸收膜层均是氧氮镍铬合金NiCrO_xN_y薄膜层，减反射膜层是介电态氧镍铬合金NiCrO_x薄膜层，用卷对卷式磁控反应溅射镀膜方式镀膜。这种镀膜方式及其形成的吸收多层膜，改变了传统的氧化或喷涂工艺，提高了光热转换效率。该多层膜具有抗氧化、耐久，色泽一致性等优点，其太阳吸收率高于95％，红外发射率低于5％。

集热片22、多个集热管32、边框26及后盖板24之间具有空间，该空间内设有聚氨酯发泡材料28。聚氨酯发泡材料主要是已混合的双组分聚氨酯(液态)。在聚氨酯发泡材料28形成过程中，聚氨酯发泡液在空间内反应、膨胀成型、逐渐形成填充满整个空间的泡沫，与集热片22、多个集热管32、边框26及后盖板24这些元件形成一体，实现整体成型。聚氨酯发泡材料28同时具备保温、防水、隔音、吸振等诸多功能；其保温性能卓越，是目前建材中导热系数最低(≤0.024，绿色环保无氟发泡技术)、热阻值最高的保温材料，导热系数仅为发泡聚苯板的一半；并具有超强的自粘性能(无需任何中间粘结材料)，与后盖板24和集热管22的粘结牢固；而且化学性质稳定，使用寿命长，对周围环境不构成污染。发泡成型后，如图3所示，保温材料28的外形与后盖板24、多个集热管32、集热片22、边框26的形状相对应，起到充分保温的效果。另外，如图1和2所示，多个集热管32的外壁设置有热防辐射层29，例如，在多个集热管32的外壁上镀铝薄膜。

如图4所示，后盖板24可以是一次性冲压成型的外凸形的后盖，包括平底部242和由平底部242边缘凸起的凸缘243，后盖板24通过凸缘243与边框26相接，例如，通过连接凸缘243和边框26的螺钉27将后盖板24固定于边框26上。本实施例的后盖板24为0.3毫米厚的锌铁皮。后盖板24对应排管34的位置还开设有开口245，以便每个排管34的两端贯穿并伸出开口245，方便与外部水管相连通。传统的后盖都是采用分离的结构，分别包括相互分离的平底和侧壁，且都是直板式结构，这样容易产生渗漏，且不方便与建筑相匹配。而本实施例的后盖板24采用一体式凸形结构，具有机械强度高、耐腐蚀等特点，并采用镶嵌固定方式与边框26连接，保温、放水效果好。由于采用一次性冲压成型方式制成，因而可以成型出异形结构的后盖板，以便与建筑的外形相结合。而且这种一体成型式后盖板24具有良好的抗振抗弯等性能，本实施例中，集热器10的各元件可采用全金属结构，所以也可以根据建筑物不同构造面直接作为异形(一定形状)的集热器结合处。

如图5所示，显示边框26具有幕墙式安装结构，其包括边框型材260，型材260对应钢化玻璃21的位置设有一个钳口262，以便钢化玻璃21嵌设于钳口262；对应后盖板24的凸缘243的位置设有一个镶嵌槽264，以镶嵌后盖板24的凸缘243，使后盖板24固定于边框26上。其中，钳口262和镶嵌槽264分别设于边框型材260的上部和下部，在钳口262和镶嵌槽264之间还具有一个卡槽266，卡槽266的位置与钳口262及镶嵌槽264相互交错，且其开口方向与钳口262和镶嵌槽264的开口方向相反，从而便于与阳台或墙体的一些物件相卡合，由此将边框26固定于阳台或墙体，可以像幕墙一样安装于建筑物。钢化玻璃21、边框26及后盖板24形成密封空间。

如图6和7所示，多个集热管32并排设于集热片22上，并通过高频法焊接的方式与集热片22固定连接。排管34为两个排管，分别连通于多个集热管32的两端，即多个集热管32夹在两个排管34之间。两个排管34也可以与集热片22通过高频法焊接的方式固定连接，同时排管34与多个集热管32也可以通过高频法焊接的方式固定连接。排管34直径大于集热管32的直径，本实施例中的排管34和多个集热管32分别为薄壁铜管，以提升热传导效率。本实施例中，由于集热片22与薄壁铜管式排管34和多个集热管32采用高频法焊接，基本不损伤膜层，保证良好热传导性和***的承压、抗冻性能，使用寿命长。由此，集热片22、多个集热管32和排管34成为一体的结构，可极大减少热阻，提高热传导效率。

排管34与一个蓄水箱通过水管相连通，冷水由蓄水箱从其中一个排管34的开口进入，流到多个集热管32中吸收太阳辐射的热能，变成热水，此热水由另一个排管34的出水口排出，供用户使用。

制造及组装时，先将多个集热管32和排管34焊接于集热片22上，再装上边框26，将钢化玻璃21嵌于边框26的钳口262，在多个集热管32与集热片22上布设聚氨酯发泡材料，然后将后盖板24镶嵌固定于边框26上，在一定温度下使聚氨酯材料发泡，充满空隙，即获得本实施例的集热管。

请参阅下表1，显示本实施例的集热片22的热性能，其中，阳光光强Luax69000-70000。由表可知，在经过照射5分钟后，集热片22的温度即可以达到92℃，到40分钟后，更是高达135℃，说明本实施例的集热片22具有很高快速的吸热性能。

表1 集热片实验检测数据(升温)

 

时间	5min	6min	10min	20min	40min
						温度	92℃	100℃	115℃	130℃	135℃

此外，本实施例的集热器10可应用于大型的太阳能热水***，由于集热器10的边框26采用适合幕墙安装的边框，并且排管34突出后盖板24，使得多个集热器10之间可方便的安装结合在一起，因此，本实施例的集热器10不但可以单独供热，还可以组成大规模供热***集中供热。例如可将多个(约50个)1m×2m集热器排列在一起，组成100m²的集热***。

请参阅下表2，显示100m²太阳能热水***储热水箱所测数据，由下表2中的数据可知，经过白天太阳的照射后，到了下午五点钟时，即可以得到75℃以上的温度，而且是两个4.5m³水箱中的水温都达到75℃以上。这说明本实施例的集热片22不仅可组成大面积的集热***，而且大容量水箱的水温也能达到较高温度。

表2  100m²太阳能热水***工程储热水箱所测数据(两个4.5m³水箱)

由上可知，本发明实施例平板型太阳能集热器10采用一整块片材形式的集热片22，不会产生任何热损失，而且多个集热管32与集热片22连成一体，使得太阳能照射到集热片22后，能够将热能高效地传导至管道中；而且一整块片材形式的集热片22不需要拼接工序，由此节省制造成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种平板型太阳能集热器，用于大型的太阳能热水***，其包括壳体和设置于壳体内的管道，所述壳体包括集热片、后盖板、密封连接集热片和后盖板的边框，其特征在于，所述集热片是一整块片材，所述管道包括多个集热管和排管，所述多个集热管并排设于集热片上并与集热片连成一体，所述排管与各个集热管相接相通，每个集热管吸热后的水由排管输出，所述后盖板是一次性冲压成型的外凸形的后盖，所述外凸形后盖板包括平底部和由平底部边缘凸起的凸缘，所述外凸形后盖板通过凸缘与边框相接，所述边框设置有镶嵌槽，所述后盖板的凸缘固定于边框的镶嵌槽中，所述集热器还包括嵌设于所述边框中并密封所述集热片的超白低铁钢化玻璃或压花超白钢化玻璃，所述边框对应超白钢化玻璃或压花超白钢化玻璃的位置设有一个钳口，所述玻璃嵌设于钳口，所述边框还设置有卡槽，所述卡槽在钳口和镶嵌槽之间，所述卡槽位置与钳口及镶嵌槽交错且开口方向与钳口、镶嵌槽的开口方向相反。

2.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述集热片、多个集热管、边框及后盖板之间的空间充填有聚氨酯发泡材料。

3.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述集热片在向阳面采用卷对卷磁控溅射镀膜工艺形成有吸热性多层膜。

4.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述多个集热管与所述集热片通过激光焊接法固定连接。

5.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述多个集热管的外壁分别形成有热防辐射层。

6.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述边框具有幕墙式安装结构。

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