CN100554819C - 太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

一种有透光盖板的太阳能集热器，其具有框架，该框架包围吸热体(3a)、布置在吸热体(3a)下面的绝热层(2)和隔置在吸热体(3a)上面的盖板(4)。吸热管(3b)连接供应集管(15)和回流集管(16)。供应/回流集管(15、16)的轴线(x)布置为与盖板(4)重合的平面(z)成一角度，并且轴线(x)和平面(z)之间的距离在离开所述集热器的方向上沿轴线(x)增加。

Description

太阳能集热器
技术领域
本发明涉及装有透光盖板的太阳能集热器和用于制造此类集热器的方法。此类太阳能集热器通常具有矩形框架，该框架包含吸热体、吸热体下方的绝热层和隔开在吸热体上方的盖板。这种集热器特别适于与斜屋顶成为一体，但也可借助安装框架安装在平屋顶上。
背景技术
已经为太阳能装置设计数种平板式集热器面板组件。平板式集热器中，通常配置有吸热板，该吸热板适于由涂覆有消光黑色油漆的钢板、铝板或铜板构成，并且其特征在于具有吸收辐射能并将其转化为热量的能力。用盖板盖住吸热板，以便于减少吸热板的热损失，而没有由于太阳光线选择性地透射过玻璃或透光盖板而引起的热量输入的对应减少。例如水等的热流体作为与吸热板热接触的导热介质进行循环以移走吸热板所吸收的部分热量，并且这通常利用安装在吸热板后侧上的彼此隔开的平行管实现。流体循环管在吸热板一端连接于共用供应集管并且在另一端连接于回流集管以将热流体从流体循环管传送到适当的储热区域。
绝热层布置在吸热板的下方，并且附加绝热层可布置成与吸热板成围绕关系。整个集热器组装在框架或托架内，该框架或托架一般由平底以及金属或木质的外侧面板和端面板组成。
屋顶上集热器的供应和回流集管通常从所述框架侧向引出，亦即穿过所述集热器面板突出并且集管轴线与所述盖板的平面平行。这样，并列的屋顶上集热器能够通过布置在屋顶上的连接管连接起来，所述连接管将一个集热器的回流集管连接到相邻集热器的供应集管。
由于U形防水板布置在相邻的集热器之间以确保雨水不会达到屋顶结构，屋顶内集热器不可能采用这种结构。U形防水板的底部基本上与集热器的底部齐平。连接管必须在U形防水板的下面经过。因此，如
Figure C20068002140000051
CLI集热器等公知的屋顶内集热器的供应和回流集管位于从集热器的底部向下突出的支架上，使得侧向定向的集管轴线和任何连接管均布置在U形防水板的下方。然而，向下突出的支架增加了集热器的整体高度从而导致装运包的体积增加。此外，向下突出的集管支架在制造、运输和安装到屋顶上的过程中容易受损。
DE 26 23 642公开了一种如权利要求1的前序部分所述的太阳能集热器。然而，所述供应集管和回流集管以一角度从所述吸热体的底部向下突出，并且这些集管不受该太阳能集热器的框架的支撑。因此，该太阳能集热器的集管易于在运输和安装过程中受损。
因此旨在提供一种坚固、易于制造、运输和安装的用于屋顶内安装的太阳能集热器。
发明内容
在此背景技术的基础上，本发明的目的是提供一种改进的太阳能集热器。该目的根据权利要求1通过提供一种太阳能集热器实现，所述太阳能集热器包括吸热板、位于所述吸热板下面的绝热层、隔置在所述吸热板上面的盖板、围绕所述绝热层外周的外框架、连接于供应集管和回流集管的吸热管，由此，所述供应和/或回流集管的轴线布置为相对于与所述盖板重合的平面成一角度，并且所述轴线和该平面之间的距离沿所述轴线在离开所述集热器的方向上增加。
由于集管轴线的角度，连接供应/回流集管的管将会从所述集热器向下倾斜，并因此通过U形防水板的下方。这样，弯曲和/或柔性连接管能够连接两个并列的集热器并通过U形防水板的下方而不需要在集热器的底部向下突出的支架。
所述盖板、外框架以及带衬板或不带衬板的绝热层可形成壳体并且所述供应和/或回流集管靠近该壳体的底部布置。
所述供应和/或回流集管能够安装在支架上，该支架紧固在所述外框架上并且包括斜面，该斜面具有用来容纳供应或回流集管的孔。
该斜面能够沉设在所述壳体中使得所述集管从该斜面向外伸出的部分不从该壳体突出。这样，所述集热器的整体截面形状基本上是矩形，而不具有任何易损的突出部件。此外，没有突出部件允许包装和运输规格更小。
优选地，所述倾斜面一直延伸到所述外框架的侧面板使得沉设区域开设到该侧面板，从而允许用于紧固外部的(连接)管的螺母或螺圈的扳手插到该沉设区域中。
根据具体实施方式部分，根据本发明的太阳能集热器的其它目的、特征、优点和特性将变得很明显。
附图说明
在后面本说明书的具体实施方式部分中，将参照附图中示出的示例性实施方式更详细地解释本发明，其中：
图1是根据本发明的太阳能集热器的立体剖视图。
图2是图1的分解图；
图3是根据本发明的太阳能集热器的框架的立体图，所述框架中安装了衬板并且即将安装集管支架。
图4是安装在根据本发明的太阳能集热器的拐角中的集管支架的细节图。
图5是图3的立体图，其中安装了集管支架并且将要安装包括集管的吸热体。
图6是通过根据本发明的太阳能集热器的侧面板和集管的截面细节图；以及
图7是说明两个太阳能集热器之间的连接的视图。
图8是说明在根据本发明的太阳能集热器中的沉设的集管支架中扳手的使用方法的立体图。
具体实施方式
下面将具体地参照平板集热器组件说明本发明的优选实施方式，但是可以理解其它的吸热体类型可在结构上做出微小变化。
图1通过说明性示例的方式示出了平板太阳能集热器，而图2是相应的分解图。从图1和2的剖视立体图中可以看出该太阳能集热器具有框架、绝热层2、吸热板3a和盖板4。框架、绝热层2和盖板4形成具有围室(enclosure)的壳体。该围室用于为吸热板3a提供支撑以及保护集热器不会由于刮风产生热损失，还有不使雨、雪和露水中的水分进入集热器的重要功能。
该框架包括衬板5和外侧面板及端面板1。绝热层2由矿棉或玻璃棉材料的垫料形成，但也能够由一层硬泡沫氨基甲酸乙酯(PUR)或聚异氰脲酸酯(PIR)形成。所有这些材料都具有极好的每单位厚度的绝热值并且由于其非常轻而易于处理。
绝热层2的上表面覆有反光银箔2a。附加绝热层2’布置为与吸热板3a成环绕关系。
衬板5保护绝热层2不受天气影响并增加该结构的刚度。衬板5适于由金属即钢或铝制成。
该吸热体包括吸热板3a和吸热管3b、3c，吸热管3b、3c引导用来输送所收集的热能的介质——通常是水。吸热板3a和吸热管3b、3c可分别适于由钢板、铜板、铝板或钢管、铜管、铝管构成。吸热板3a和穿过所述壳体的吸热管3b、3c与所述壳体在所有的支撑点处隔热。
吸热板3a设置有半选择性或选择性涂层以提高吸热板3a的吸热能力。
吸热管通过例如熔焊或钎焊等适当的技术附连至所述吸热板的后侧，并且吸热管包括两根直径较大并且沿吸热板3a的两个对边延伸的吸热管3c。两根吸热管3c由多根隔开的平行的直径较小的吸热管3b互相连通，吸热管3b以基本横过大直径吸热管3c的方向延伸在所述大直径吸热管之间。尽管未图示，所有吸热管3b和3c可以具有相等的直径。
两根大直径吸热管3c经柔性管部分(未图示)分别连接至供应集管(未图示)和回流集管(未图示)。该柔性管部分确保吸热板3a和吸热管3c能够热胀冷缩，而不会在吸热管3b、3c和所述框架之间形成任何张力。
参照图3，该框架包括作为同一挤压型材的部分的四块面板1，即两块侧面板和两块端面板。该型材优选地由铝制成，并在所述框架的拐角处形成切口以允许通过折叠单个挤压型材形成矩形框架。
在紧接下(在斜屋顶上安装的集热器中的“下”)端面板1处从侧面板1和衬板5切出凹槽20。
如图4中所示，凹槽20由集管支架17覆盖。集管支架17包括斜板18，斜板18具有几个设置了孔的曲边27，所述集管支架通过所述孔由如拉钉等紧固件固定在侧面板1上。集管支架17包括两个向下伸出的侧壁29。向下伸出的侧壁29中的一个可包括搁置在衬板5上的弯曲底座(未图示)，而另一个向下伸出的侧壁29布置在下端面板1的旁边并且由例如拉钉等固定在此。
在斜板18的中心具有方形周边的孔19起到容纳供应集管或回流集管的作用。供应和回流集管15、16的一部分设置有相配的方形横截面，使得集管15、16不能够相对于集管支架17转动。孔19的周边由弯曲约90°以形成一个或多个弯边19a的板材形成，弯边19a增加了所述供应和/或回流集管与所述板之间的接触面积，以便于能够承受当外部的管固定于集管上时所述集管需要承受的相对较大的扭矩。
图5示出了即将装进框架之前的吸热板。绝热层2已经放置在框架中并搁置在衬板5上。供应/回流集管15、16从吸热管以向下的角度悬置。
图6是通过侧面板和供应-回流集管15、16的详细的截面图。如图7中所示，所述集热器的另一侧上的集管和侧面板与图6中所示的集管和侧面板对称。侧面板1是具有向内定向的附连上横档(ledge)1a(也可设置有向外定向的横档)和向内及向外定向的下横档或底座1b的型材。上横档1a的内端设置有直立边1c。
直立边1c起到隔离装置的作用，该隔离装置支撑盖板4并在装配该盖板时保持横档1a的上表面和盖板4的底面之间的距离。在直立边1c上放置连续的EPDM氯丁橡胶垫片7。垫片7密封抵接盖板4的底面的周围区域以形成保护所述围室的防潮层并将盖板4与端面板及侧面板1隔热。
当该垫片放置在边1c上时，盖板4放置在垫片7的顶部并且在附连横档1a的上侧和盖板4的底面之间的空间填充如液态硅胶密封剂等挠性胶粘密封剂。垫片7还起到在添加所述液态挠性胶粘密封剂时防止其进入空腔的屏障的作用。
当密封剂硬化时其形成挠性层8，该挠性层将盖板4牢固地附连至端面板及侧面板1。该层挠性胶粘密封剂8也形成保护所述围室的第二防潮层。
该层挠性胶粘密封剂8将盖板4附连至所述侧面板使得盖板4成为保持所述太阳能集热器的整体稳定性和硬度的结构的支承部件的组成部分。
该集热器设置有保护顶壳9和防水板10。
盖板4在所有所述的实施方式中都优选地由钢化玻璃即坚固耐用的玻璃品质制成。然而，该盖板的边缘对机械碰撞特别敏感并可能被撞击该边缘的物体(如冰雹)损坏，导致盖板碎裂或开裂。保护顶壳9保护盖板4不受机械碰撞。保护顶壳9还起到保护硅胶层8不受如潮湿和直射阳光等天气影响的作用。在保护顶壳9和硅胶层8之间设置有通风空间。
供应/回流集管15、16包括具有限定集管轴线“x”的通孔的空心体。集管本体的一端经一段柔性管21连接吸热管3c的弯曲端。柔性管21允许吸热管3c自由地热胀冷缩并且便于将集管15、16和吸热体装进所述框架。集管15、16插入方形孔19，以集管15、16的凸肩抵接弯边19a的上表面。在斜板18的另一侧上弹簧圈或类似的紧固件确保了集管15、16不会被推出孔19。
集管15、16上从斜板17向外突出的部分设置有用于接合图7中所示的外部的管39的螺纹环或螺母41的螺纹。
斜板18的角度决定了集管轴线和与盖板4重合的平面“z”之间形成的钝角α。轴线“x”和平面“z”之间的距离在离开所述集热器的方向上沿轴线“x”增加。角度最优值可根据例如连接管39的柔性和直径等情况变化。
斜板18沉设在壳体中，并且供应/回流集管15、16从斜板18向外突出的部分不从斜板18突出，因此得到的集热器的横截面基本上呈没有任何伸出部件的矩形。
图7示出了两个经由柔性管39互相连接的太阳能集热器。集管支架17接近所述壳体的底部布置，使得外部的连接管19从接近所述底部并远离盖板4的壳体突出。从而，连接供应/回流集管15、16的外部的管39布置在衬板5的平面之下并且正好经过两个并列的太阳能集热器之间的U形防水板39的下部。
如图8所示，斜板18一直向上延伸至侧面板1，使得所述沉设区域开设至所述侧面板1并允许用于紧固连接管39的螺母的扳手37插到该沉设区域中。
虽然为说明的目的对本发明进行了详述，但是应当理解这些细节仅用于说明的目的，并且在不偏离本发明的范围的情况下，所属技术领域技术人员能够对这些细节作出变型。

Claims (5)

1.一种太阳能集热器，其包括：
吸热板(3a)；
位于所述吸热板下面的绝热层(2)；
隔置在所述吸热板上面的盖板(4)；
环绕所述绝热层的外周的外框架(1)；
连接于供应集管(15)和回流集管(16)的吸热管(3b、3c)，
所述供应和/或回流集管(15、16)的轴线布置为相对于与所述盖板(4)重合的平面成一角度，并且所述轴线和所述平面之间的距离在离开所述集热器的方向上沿所述轴线增加，其特征在于，
所述供应和/或回流集管(15、16)安装在支架(17)上，所述支架紧固在所述外框架(1)上并且包括具有孔的斜面，所述孔用来将所述供应和/或回流集管容纳于其中，
所述盖板(4)、所述外框架(1)和带衬板或不带衬板的所述绝热层形成壳体，并且所述供应和/或回流集管(15、16)布置在所述壳体的底部附近，并且
所述斜面沉设在所述壳体中使得所述供应和/或回流集管从所述斜面向外突出的部分不从所述壳体突出。
2.如权利要求1所述的太阳能集热器，其中所述斜面一直延伸至所述外框架(1)的侧面板使得沉设区域开设至所述侧面板，从而允许用于紧固所述集管的螺母或环的扳手插到所述沉设区域中。
3.如权利要求1或2所述的太阳能集热器，其中所述孔(19)具有非圆形的周边，并且所述供应和/或回流集管(15、16)具有相配的横截面形状。
4.如权利要求3所述的太阳能集热器，其中所述非圆形的周边为方形周边。
5.如权利要求1或2所述的太阳能集热器，其中所述斜面是其中形成有所述孔(19)的板(18)的一部分，由此所述孔的周边至少部分由板材形成，该板材弯过约90°以形成一个或多个增加所述供应和/或回流集管与所述板之间的接触面积的弯边(19a)。
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