CN205191951U - 一种太阳能集热器高效一体化板芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能集热器高效一体化板芯，包括一导热管（102）、与导热管（102）内部空间贯通一体相连的一组集热板（103），所述导热管（102）内部设有两个独立腔体，两个独立腔体分别包括导热腔（107）和流通腔（108），所述导热腔与集热板内部腔体相通，所述流通腔两端通过水管接头（101）焊接；所述导热管（102）内设有一膨胀腔（106）；所述导热腔和集热板内装有一定量的导热介质，通过导热介质的注入量在导热腔内形成一真空膨胀腔。本实用新型提供了一种解决了真空管集热中的易爆管、积垢、承压能力差、抗冻能力差、维护成本高、不易建筑一体化等缺点以及克服了平板式集热器的集热效率低、积垢、介质易泄漏的太阳能集热器高效一体化板芯。

Description

一种太阳能集热器高效一体化板芯

技术领域

本实用新型属于太阳能热利用领域，特别是涉及太阳热能的收集和传输，以及太阳能集热器板芯的结构设计和制造，通过科学的结构设计、介质导向实现太阳热能收集和传输的一体化。

背景技术

太阳能集热器分为两种，一种是真空玻璃管集热器，另一种是平板太阳能集热器。

真空玻璃管集热器是利用真空玻璃管对太阳光源自然跟踪的特点，再加上反光板的反射原理，是玻璃管四面受光面面俱到，将吸收的太阳辐射转换成热能，利用冷水比重大、热水比重小的特点，在真空管内形成冷水自上而下，热水自下而上的自然循环，使整个水的温度逐步升高，达到一定温度。但是，由于玻璃管自身的特点，管子易炸裂，且由于真空管南北倾斜摆放，易结垢污染水源、管中热水无法全部取出，致使热水利用率降低，同时，真空玻璃管集热器管口多，不能承压，且密封容易不严密，经常出现漏水故障，抗冻能力差。真空玻璃管集热器的缺点及其原因：1、由于玻璃管自身抗压能力低的原因导致易爆管，且一处炸裂将导致整个***的瘫痪；2、基于玻璃管太阳能自然对流的特性导致管底易结垢污染水源，同时管中的热水无法全部取出，导致热水利用率降低；3、管口多，***承压能力非常低，同时密封性能差，发生漏水的频率高；4、由于真空管的抗压能力差，以及其结构特性使其很难实现建筑一体化。

平板太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置，阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。这样，从集热器底部入口的冷工质，在流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热工质，带着有用的热能从集热器的上端出口，蓄入储水箱中。

传统平板太阳能集热器的缺点总结：

1、传热部与集热部为线型接触，造成其热损大，得热率极低，由于吸热体温度不断升高，其板芯收集、传导热能效率低，造成吸热体得热后不能及时吸收，通过透明盖板和外壳向环境散失热量，构成传统平板太阳集热器的各种热损失；

2、因其结构特性，其板芯材料只能选择导热率较高的金属，造成制造成本高、制造工艺复杂、得热率底，优化升级的可能性小等缺陷；

3、传热工质在板芯内部运行，因其管径过小、拐点多，造成传热工质运行轨迹不规则，致使板芯内部非常容易结垢和形成通道堵塞，影响集热性能。

4、此种结构和运行方式导致其介质无法实现内部保温，特别是在冬季热损过大，会直接导致产品效率降低。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种解决真空管集热中的易爆管、积垢、承压能力差、抗冻能力差、维护成本高、不易建筑一体化等缺点以及克服了平板式集热器的集热效率低、积垢、介质易泄漏的太阳能集热器高效一体化板芯。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型专利公开的一种太阳能集热器高效一体化板芯，：包括一导热管、与导热管内部空间贯通一体相连的一组集热板，所述导热管内部设有两个独立腔体，两个独立腔体分别包括导热腔和流通腔，所述导热腔与集热板内部腔体相通，所述流通腔两端通过水管接头焊接；所述导热腔和集热板内装有一定量的导热介质，通过导热介质的注入量在导热腔内形成一真空膨胀腔。

进一步地，所述集热板和导热腔贯穿一体的腔体内的导热介质为防冻液、水、乙烷、丙酮、甲烷、甲苯中的一种或多种。

进一步地，所述流通腔与水管接头氩弧焊连接，形成过水通道（传热部），所述一组集热板与导热腔氩弧焊或激光焊连接形成集热板芯，其连接贯穿组成集热部。

进一步地，所述真空膨胀腔的体积与导热腔的膨胀前后的体积差相等，导热腔的膨胀系数由其所用材料决定，根据其膨胀系数制定注入介质量多少。

进一步地，所述导热管上设有一泄压口，所述泄压口为一介质灌装口、抽真空口。

进一步地，所述导热腔与水管的封口接头处通过脉冲氩弧焊焊接。

进一步地，所述导热管与集热管通过钎焊、气体保护焊、激光焊连接。

进一步地，所述集热板尾部通过钎焊、超声波焊封口。

进一步地，所述集热板芯材质为铜、铝、铁、不锈钢中的一种。

进一步地，所述集热板上设有吸热膜，所述集热板芯得热方法可选——表面阳极氧化、镀铬、镀钛、化学发黑、超声波焊连接吸热模。

进一步地，所述导热管形态为半圆形、矩形、梯形、圆形、三角形中的一种。

有益效果：本专利实用新型具备以下优点：

1）本实用新型中传热部（流通腔）与集热部（集热板、导热管）为两个独立运行的单元，传热部与集热部无缝对接；集热部灌装恒定量的介质，介质全面包裹传热部，导热介质均匀散布整个集热面内部腔体，造就其无启动温度的局限、得热率高、无热损失等诸多优点；导热介质直接包裹传热部，传热介质通过传热部时可直接无损失带走集热部收集的热能；；

2）本实用新型中集热部导热介质密闭在集热部腔体内，灌装量恒定，腔体内预留膨胀空间，得热循环在板芯内部完成，留有泄压口以便板芯维护。此应用使得板芯无结垢风险、长期使用无性能衰减、得热率高、节能环保、承压系数高、批量生产时产品性能稳定均一、安全可靠等优点；

3）本实用新型中直接集热面积大，集热面与腔体内导热介质全面接触，致使运行***无启动温度的限制；根据重力原理结合本实用新型结构特点，收集的热能集中包裹传热部位，传热部传热介质可直接带走热能，其热损几乎可以忽略不计；

4）本实用新型结构优化空间大，可根据地域差别调整集热面的大小、集热腔体内导热介质的种类；集热方式多样可选，板芯表面可做阳极氧化、镀铬、镀钛、化学发黑等处理，也可粘贴或超声波焊接吸热膜层；

5）本实用新型分体式的设计更有利于建筑一体化，此专利不仅可以应用于太阳能集热器且可应用于光电一体化。

附图说明

图1是本专利实用新型的结构示意图。

图2是专利实用新型的运行过程结构示意图。

图3是图1的A局部放大图。

图4是图1的B局部放大图。

图5是图1的C局部放大图。

图6是专利实用新型的另一结构示意图。

图7是图6中D的局部放大图。

图8是泄压口及导热腔的形状结构示意图。

其中，水管接头101、导热管102、集热板103、吸热膜104、泄压口105、膨胀腔106、导热腔107、流通腔108。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1~8所示，一种太阳能集热器高效一体化板芯，包括一导热管102、与导热管102内部空间贯通一体相连的一组集热板103，所述导热管102内部设有两个独立腔体，两个独立腔体分别包括导热腔107和流通腔108，所述导热腔107与集热板103内部腔体相通，所述流通腔108两端通过水管接头101焊接；所述导热腔和集热板内装有一定量的导热介质，通过导热介质的注入量在导热腔107和集热板103腔体内形成一真空膨胀腔106。所述真空膨胀腔的体积与导热腔107和集热板103的膨胀前后的体积差相等。所述集热板上设有吸热膜104。所述导热管102上设有一泄压口105。所述泄压口105为一介质灌装口、抽真空口。所述集热板103尾部通过钎焊或超声波焊封口。所述集热板芯材质可为铜、铝、铁、不锈钢中的一种。所述集热板芯103得热方法可选——表面阳极氧化、镀铬、镀钛、化学发黑、超声波焊连接吸热模104中的一种。所述导热管102形态可为半圆形、矩形、梯形、圆形、三角形中的一种。所述集热板和导热腔贯穿一体的腔体内的导热介质为防冻液、水、乙烷、丙酮、甲烷、甲苯中的一种或多种。

所述太阳能集热器高效一体化板芯的制作工艺如下：

1、将导热管102型材按照要求切割为适合的长度，检查尺寸公差。

2、将导热管102工件用机床加工出安装集热板103工件的安装槽，用量具确认其尺寸精度后进行局部清理，以保证安装精度和焊接质量；

3、根据集热板芯的外观尺寸将集热板103裁剪为适合的尺寸，通过定位夹具与导热管102工件精确对接，对接部位进行局部清洗，以确保焊接质量；

4、取水管接头101工件胚材，用切割锯剪切适当的长度后用套丝机加工螺纹，清理局部并用量规检测丝牙状态；

5、采用钎焊、气体保护焊、激光焊的方式焊接导热管102和集热板103需封口焊接部位，检查焊接状态；

6、采用摇臂式攻丝机对导热管102的循环水进出水孔攻丝，清理攻丝位置并用量规测量攻丝状态，安装水管接头101。水管接头101、导热管102、集热板103组合为集热板一体化板芯；

7、将集热板一体化板芯，用0.5MPA水压进行密封测试，保持1MIN以上无泄漏；

8、将检测合格的集热板一体化板芯和吸热模104使用超声波焊或导热硅胶连接，检测连接状态；

9、集热板一体化板芯可通过增加集热板103的数量或采用整体拼接的方式形成一个整体面，和导热管102拼装焊接符合技术要求后表面做阳极氧化、镀铬、镀钛、化学发黑等处理做为集热面，取消吸热模104的使用。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：包括一导热管（102）、与导热管（102）内部空间贯通一体相连的一组集热板（103），所述导热管（102）内部设有两个独立腔体，两个独立腔体分别包括导热腔（107）和流通腔（108），所述导热腔（107）与集热板（103）内部腔体相通；所述导热腔（107）和集热板（103）内装有一定量的导热介质，通过导热介质的注入量在导热腔（107）和集热板（103）腔体内形成一真空膨胀腔（106）。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述真空膨胀腔（106）的体积与导热腔（107）和（103）的膨胀前后的体积差相等。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述集热板上设有吸热膜（104）。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述导热管（102）上设有一泄压口（105）。

5.根据权利要求４所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述流通腔（108）两端通过水管接头（101）焊接。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述导热管（103）尾部通过钎焊或超声波焊封口。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述板芯材质可为铜、铝、铁、不锈钢中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述集热板（103）的表面阳极氧化、镀铬、镀钛、化学发黑处理，超声波焊连接吸热模（104）。

9.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述导热管（102）形态为半圆形、矩形、梯形、圆形、三角形中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种太阳能集热器高效一体化板芯，其特征在于：所述集热板（103）和导热腔（107）贯穿一体的腔体内的导热介质为防冻液、水、乙烷、丙酮、甲烷、甲苯中的一种或多种。