CN101203718B - 太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

一种盖板式太阳能集热器，其具有环绕吸热器的框架。所述框架设置有朝内和/或朝外定向的附连凸缘(1a)，盖板(4)附连至所述附连凸缘。保护条(9)覆盖盖板(4)的边缘，并且保护条(9)设置有置于所述附连凸缘(1a)上的凸缘(9b)。框架的侧面板及端面板(1)包括向内凸出的底部凸缘(1b)，后板(5)可以通过焊接部或TOXing(22)附连至底部凸缘(1b)。底部凸缘(1b)还包括向外凸出的凸缘，所述向外凸出的凸缘设置有沿所述侧面板及端面板的长度间隔开的通孔，所述通孔用于将紧固件(20)容纳在其中，从而使所述集热器能够被紧固至屋顶结构(19)等。

Description

太阳能集热器
技术领域
本发明涉及盖板式太阳能集热器和用于生产这种集热器的方法。这种太阳能集热器通常具有矩形框架，所述矩形框架中容置有吸热器、位于吸热器下方的绝热层、以及间隔设置在吸热器上方的盖板。这种集热器特别适用于结合到斜屋顶上，但也可以通过安装框架安装在平屋顶上。
背景技术
已经设计出多种类型的用于太阳能设备的平板式集热器面板组件。在平板式集热器中，通常采用吸热板，所述吸热板适当地包括涂敷有消光(mat)黑色涂料的钢、铝或铜板，其特征在于能够吸收辐射能量并转换成热能。吸热板由盖板覆盖，以减少吸热板的热量损失，而没有由于玻璃或透光盖板选择性地透射太阳光线而引起的相应的热量输入的减少。诸如水之类的热流体作为与吸热板热接触的传导介质循环，从而移走由吸热板吸收的热量，并且这通常通过采用安装在吸热板的后侧上的间隔开的平行管来实现。所述流体循环管连接至位于吸热板一端的共用供应集管并且连接至位于另一端的回流集管，以便将热流体从管转移至适当的热存储区域中。绝热层设置在吸热板下方，并且附加的绝热层可以设置成环绕吸热板。整个集热器被组装在框架或者托架中，所述框架或者托架大体上包括平坦的底部以及金属或木制的外侧面板和端面板。
盖板的边缘覆盖有保护条或者所谓的盖罩条，以防止边缘在操作、安装的过程中以及在安装在房顶上时被损坏。保护条通常由L形型材形成，所述L形型材包括覆盖盖板的外围上表面的上部凸缘和向下凸出的部分。
FR 81 20908公开一种用于嵌入屋顶的太阳能集热器。其壳体的一部分由屋顶结构形成，并且其绝热件设置在由屋顶结构形成的面板之间。盖板通过保护条固定至集热器外壳，所述保护条附连至集热器壳体的侧向凸缘。
US 4,261,330公开一种具有一体化本体构件的太阳能集热器，所述一体化本体构件形成集热器外壳的底部及侧面板。盖板通过竖直凸缘沿侧向固定并通过模制边缘朝上固定，所述模制边缘与常规的保护条具有相似功能。模制边缘包括具有高密度发泡芯材的强化外皮。
DE 31 10 492公开一种具有双壁外壳面板的太阳能集热器，其中，盖板通过附连至外壳面板的水平凸缘的夹具固定至外壳面板
在大部分公知的构造中，保护条将盖板保持在相对于集热器框架的适当位置。尽管已经采用卡合系统，然而保护条也可以通过螺栓、螺钉或类似的紧固件来保持。
因此建议提供一种安装在屋顶的、坚固且易于制造和安装的太阳能集热器。
发明内容
在这种背景技术下，本发明的目的在于提供一种改进的太阳能集热器。该目的通过提供一种太阳能集热器来实现，所述太阳能集热器包括：吸热器；绝热层，其位于吸热器下方；盖板，其间隔设置在吸热器上方；外部框架，其具有端面板及侧面板，所述端面板及侧面板环绕吸热器和绝热层的周边；以及盖板附连凸缘，其邻近端面板及侧面板的上端从端面板及侧面板朝内和/或朝外定向。其中，所述盖板通过粘合剂层附连至所述盖板附连凸缘。并且，所述太阳能集热器还包括保护条，其具有覆盖盖板的上侧的周边区域的顶部凸缘和置于所述盖板附连凸缘上的朝外定向的底部凸缘。并且，所述太阳能集热器进一步包括防水板，所述保护条设置有连接至所述防水板的装置，所述防水板包括朝内定向的顶部凸缘、肩部、以及将所述顶部凸缘与所述肩部连接起来的大体上竖直的连接部分。
具有顶部凸缘和底部凸缘的保护条使得能够采用端面板及侧面板，所述端面板及侧面板包括位于其顶部的向内和/或向外凸出的附连凸缘，所述附连凸缘支撑盖板和保护条。由此获得坚固且易于制造的太阳能集热器。
顶部凸缘和底部凸缘能够通过大体上水平延伸的连接部分互联。底部凸缘可以被紧固至所述附连凸缘。
保护条可以包括用于将防水板的一部分容纳在其中的面向外的U形凹槽。这使得防水板能够成为太阳能集热器的一体化部分。防水板可以包括朝内定向的顶部凸缘、肩部、以及将所述顶部凸缘与所述肩部连接起来的大体上竖直的连接部分。
肩部可以由所述保护条的底部凸缘支撑从而提供稳定的防水板。
防水板的连接部分可以平行于保护条的连接部分的方式延伸，并且防水板的连接部分和保护条的连接部分之间存在既定间隙，从而提供用于紧固元件的空间，所述紧固元件将保护条的底部凸缘紧固至端面板及侧面板的附连凸缘。防水板进一步包括从所述肩部向下凸出的侧缘。所述防水板的朝内定向的顶部凸缘的内周可以容纳在所述U形凹槽中。
盖板能够有利地通过介于盖板下侧上的周边区域和凸缘的上表面之间的挠性粘合密封剂的连续层附连至外部框架。这使得盖板能够成为太阳能集热器的一体化及支承部分，而不会使导致框架或盖板中产生不可接受的机械应力的热膨胀率差值形成。
通过详细描述，根据本发明的太阳能集热器的进一步的目的、特征、优点和特性将变得明显。
附图说明
在本说明书的以下详述部分中，将参照在附图中示出的示例性实施方式更详细地解释本发明，图中：
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是沿根据本发明的太阳能集热器的一个侧面板剖开的剖面图；
图4是沿根据本发明的太阳能集热器的下端面板剖开的剖面图；
图5是沿根据本发明的太阳能集热器的上端面板剖开的剖面图；以及
图6是沿根据本发明的另一集热器的侧面板剖开的剖面图。
具体实施方式
下面将参照平板式集热器组件具体描述本发明的优选实施方式，但是应当理解的是，也可以采用在结构上具有微小变化的其它吸热器类型。
图1通过说明性示例示出了一种平板式太阳能集热器，而图2是相应的分解图。参见图1和图2的剖视立体图，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。所述围室用于为吸热板3a提供支撑并且保护集热器不会因为刮风而损失热量，所述围室还有一项重要功能，即，使得来自雨、雪和露水的湿气不会进入集热器。
所述框架包括后板5和外侧及端面板1。绝热层2由矿物棉或玻璃棉材料的垫形成，然而也可以由硬泡沫氨基甲酸乙酯(PUR)或聚异氰脲酸酯(PIR)的层形成。所有这些材料都具有极好的每单位厚度的绝热值，并且由于它们非常轻而易于进行处理。
绝热层2的上表面覆盖有反射银箔2a。附加绝热层2以环绕吸热板3a的方式设置。
后板5保护绝热层2免受天气的影响并且增加所述构造的刚性。后板5适于由金属形成，即钢或铝。
吸热器包括吸热板3a和吸热管3b、3c，所述吸热管引导用于传送所收集的热能的介质——通常是水。吸热板3a和吸热管3b、3c可以适当地分别由钢质、铜质或铝质的板材或管材构成。吸热板3a和穿入所述箱体的吸热管3b、3c在所有支撑点处与所述壳体热绝缘。
吸热板3a设置有半选择性或选择性涂层，以便提高吸热板3a的吸热能力。
吸热管通过诸如熔焊接或钎焊之类的适当技术附连至吸热板的后侧，并且所述吸热管包括具有较大直径的、沿吸热板3a的两个相对边缘延伸的两根管3c。这两根管3c通过多根相互平行地间隔开的直径较小的管3b互联，管3b沿大体上横向于直径较大的管3c的方向在所述直径较大的管之间延伸。尽管未图示，但是所有管3b和3c可以具有相等的直径。
两根直径较大的管3c经由柔性管部分(未图示)分别连接至入口集管(未图示)和出口集管(未图示)。柔性管部分确保吸热板3a和吸热管3c能够热胀冷缩，而在吸热管3b、3c和框架之间的连接处不产生任何张力。
框架包括四个面板1——两个侧面板和两个端面板，它们是挤制型材的一部分。所述型材优选地由铝制成并且在框架的拐角处形成凹口以便使矩形框架能够通过折叠单个挤制型材而形成。
参照图3，侧面板及端面板1成形有上部朝内定向的附连凸缘1a和下部朝内以及朝外定向的凸缘或支脚1b(附连凸缘也可以包括朝外定向的部分，图中未示出)。上部凸缘1a的内端设置有直立缘1c。
直立缘1c用作支撑盖板4并在装配盖板的过程中使凸缘1a的上表面和盖板4的底表面之间保持一定距离的隔离件。连续的EPDM氯丁橡胶衬垫7设置在直立缘1c上。衬垫7以密封方式抵接盖板4的底表面的周边区域从而形成保护围室的湿气屏障并使盖板4与端面板及侧面板1热绝缘。
当在缘1c上设置衬垫时，盖板4设置在衬垫7的顶部上，并且附连凸缘1a的上侧和盖板4的底表面之间的空间填充有挠性粘合密封剂，例如液体形式的基于硅树脂的密封剂。衬垫7还用作在涂敷液体挠性粘合密封剂时防止液体挠性粘合密封剂进入空腔的屏障。
当密封剂已经固化时，密封剂形成挠性层8，挠性层8将盖板4牢固地附连至端面板及侧面板1。挠性粘合密封剂层8还形成保护围室的第二湿气屏障。
挠性粘合密封剂层8将盖板4附连至侧面板从而盖板4成为所述构造的有助于太阳能集热器的整体稳定性和刚性的一体化支承部分。
上部或盖板附连凸缘1a包括：附连部分1a，所述挠性粘合密封剂8附连至附连部分1a；以及肩部部分1a  ，所述保护条的底部凸缘9b置于肩部部分1a上。肩部部分1a设置成略低于附连部分1a从而在肩部部分1a和附连部分1a之间的过渡位置形成脊部。由于用作抵接面的脊部有利于在紧固保护条时对保护条进行定位，因此所述脊部有利于将保护条9安装在框架上。
集热器设置有保护条9。保护条9具有覆盖盖板4的上边缘的顶部凸缘9a和置于附连凸缘1a上并由附连凸缘1a支撑的底部凸缘9b。顶部凸缘9a通过大体上竖直延伸的连接部分9c连接至底部凸缘9b。连接部分与盖板的侧表面间隔开，从而使得盖板4的侧表面在运输过程中或者在热膨胀作用下能够移动，而不会与保护条相接触。
底部凸缘9b通过沿面板1的长度间隔开的诸如螺钉或空心铆钉之类的紧固件15紧固至附连凸缘1a。可替代地，保护条可以通过卡合系统固定至所述面板。
顶部凸缘9a的自由末端朝向盖板4略微向下倾斜，从而只有其尖端与盖板4抵接，由此避免了在顶部凸缘9a和盖板4之间截留住水。
顶部凸缘9a还包括面向外的U形凹槽，防水板10的一部分容纳在U形凹槽中。防水板包括朝内定向的顶部凸缘10a、肩部或中间凸缘10b、以及将顶部凸缘10a与中间凸缘10b连接起来的大体上竖直的连接部分10c。肩部10b置于保护条的底部凸缘9b上并由保护条的底部凸缘9b支撑。
防水板10的连接部分10c设置成大体上平行于保护条的连接部分9c并且两者之间存在既定间隙，从而为紧固元件提供空间，所述紧固元件用于将保护条的底部凸缘9b紧固至端面板及侧面板1的附连凸缘1a。
防水板10包括裙缘10d，裙缘10d从肩部10b向下凸出以确保从盖板4向下行进的水被定向屋顶(未图示)或被导入并列设置的防水板(未图示)中。
保护条9形成将盖板4固定至框架1的备用装置，一旦框架1和盖板4之间的硅树脂连接件8出现意外故障，那么保护条9将防止盖板4下落。
在所述所有实施方式中，盖板4优选地由钢化玻璃——即质地结实且耐用的玻璃制成。然而，盖板的边缘对机械冲击尤为敏感，并且可能会由于物体(例如，冰雹)撞击边缘而损坏，从而导致盖板出现缺口或破裂。保护条9保护盖板免受机械冲击。保护条9还用于保护硅树脂层8免受诸如潮湿和阳光直射之类的天气影响。保护条9和硅树脂层8之间还设置有排气空间。
后板5适于由金属制成，并且其周边容纳在底部凸缘1b的向内凸出部分和附加的向内凸出的导引凸缘1d之间的凹槽中。导引凸缘1d具有向上倾斜的尖端，从而有利于后板5的周边进入底部凸缘1b和导引凸缘1d之间的凹槽中。
后板5通过焊接件22或TOXING连接件(未图示)紧固至底部凸缘1b的向内凸出部分。凸缘1b的向内凸出部分比附连凸缘1a向内凸出得更远，由此使大体上呈C形的焊接或TOXING工具(未图示)同时接合后板5的上侧和底部凸缘1b的下侧。沿端面板及侧面板1的长度分布的一系列间隔开的焊接或TOXING连接件22确保后板5和框架之间的坚固的连接。
底部凸缘或支脚1b的向外凸出部分设置有沿侧面板及端面板1的长度间隔开的一系列孔。太阳能集热器由屋顶结构的撑条19支撑并且通过螺栓或螺钉20固定至撑条19。
图4是沿下(安装在斜屋顶或斜框架上的太阳能集热器的下部)端面板1剖开的剖视图。下端面板1与侧面板1的构造完全相同，保护条9、防水板10、底部凸缘1b及其到后板5的连接的构造也是相同的。安装托架25与吸热管3c接合以便将吸热器保持在适当位置。
图5是沿上(安装在斜屋顶或斜框架上的太阳能集热器的上部)端面板1剖开的剖视图。上端型材与侧面板1的构造完全相同，保护条9、底部凸缘1b及其到后板5的连接的构造也是相同的。然而，对防水板11的构造进行了改型，以便能够与另一防水板(未图示)协作，所述另一防水板覆盖位于太阳能集热器正上方的屋顶部分的周边。在此，防水板包括向上凸起的侧缘10，从而与中间凸缘10b和连接部分10c一起形成U形通道。具有U形通道的上端型材10沿整个上部型材延伸并且从该位置沿侧面板延伸一段短的距离，从而沿太阳能集热板的侧面引导雨水。
保护条9可以沿盖板4的整个周边延伸。
防水板(未图示)的覆盖位于太阳能集热器正上方的屋顶部分的向下凸出的侧缘至少部分地延伸到U形通道内，从而使从太阳能集热器上方的屋顶向下行进的任何水都被导入U形通道中。侧缘10d的上部凸缘背向弯折从而提供可以与屋顶防水板(未图示)的相应唇缘接合的附连唇缘。
图6是沿本发明的可替代实施方式的侧面板剖开的剖视图。该实施方式与上述实施方式基本相同，区别之处在于型材1通过轧制形成。进一步地，底部凸缘1b设置有凹部，从而在后板5和底部凸缘1b之间提供空间16，空间16填充有硅树脂或其它粘合剂以便在后板5和底部凸缘1b之间建立密封连接。底部凸缘1b的朝外定向的部分设置有间隔开的通孔，所述孔容纳用于将集热器紧固至其下方的屋顶构造的紧固件。
尽管已经基于说明性目的详细地描述了本发明，然而应当理解的是，这些细节仅用于说明性目的，在不背离本发明的范围的情况下本领域的技术人员能够做出各种变型。

Claims (14)

1.一种太阳能集热器，包括：
吸热器；
绝热层(2)，其位于所述吸热器下方；
盖板(4)，其间隔设置在所述吸热器上方；
外部框架，其具有端面板及侧面板(1)，所述端面板及侧面板(1)环绕所述吸热器和所述绝热层(2)的周边；以及
盖板附连凸缘(1a)，其邻近所述端面板及侧面板(1)的上端从所述端面板及侧面板(1)朝内和/或朝外定向；
其中，
所述盖板(4)通过粘合剂层(8)附连至所述盖板附连凸缘(1a)，
其特征在于，
所述太阳能集热器还包括保护条(9)，所述保护条(9)具有覆盖所述盖板(4)的上侧的周边区域的顶部凸缘(9a)和置于所述盖板附连凸缘(1a)上的朝外定向的底部凸缘(9b)，
所述太阳能集热器进一步包括防水板(10)，所述保护条(9)设置有连接至所述防水板(10)的装置，
并且，所述防水板包括朝内定向的顶部凸缘(10a)、肩部(10b)、以及将所述顶部凸缘与所述肩部连接起来的大体上竖直的连接部分(10c)。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述保护条(9)的所述顶部凸缘(9a)和所述底部凸缘(9b)也通过一大体上竖直延伸的连接部分(9c)互联。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能集热器，其中，所述保护条(9)的所述底部凸缘(9b)紧固至所述盖板附连凸缘(1a)。
4.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述用于将所述防水板(10)连接至所述保护条的装置是形成在所述保护条(9)中的面向外的U形凹槽。
5.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述肩部(10b)由所述保护条(9)的所述底部凸缘(9b)支撑。
6.根据权利要求5所述的太阳能集热器，其中，所述防水板(10)的所述连接部分以平行于所述保护条(9)的连接部分的方式延伸，并且所述防水板(10)的所述连接部分与所述保护条(9)的连接部分之间存在既定间隙，从而提供用于设置紧固元件的空间，所述紧固元件将所述保护条的底部凸缘(9b)紧固至所述盖板附连凸缘(1a)。
7.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述防水板(10)进一步包括从所述肩部(10b)向下凸出的裙缘(10d)。
8.根据权利要求4所述的太阳能集热器，其中，所述防水板(10)的朝内定向的顶部凸缘(10a)的内周容纳在所述U形凹槽中。
9.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其中，所述盖板(4)通过介于所述盖板的下侧上的周边区域与所述盖板附连凸缘(1a)的上表面之间的所述粘合剂层(8)附连至所述外部框架，并且，所述粘合剂层是挠性粘合密封剂的连续层。
10.根据权利要求9所述的太阳能集热器，其中，所述盖板附连凸缘(1a)包括：附连部分，所述粘合剂层附连至所述附连部分；以及肩部部分(1a′)，所述保护条(9)的底部凸缘(9b)置于所述肩部部分(1a′)上。
11.根据权利要求10所述的太阳能集热器，其中，位于所述肩部部分(1a′)与所述附连部分之间的过渡部分形成有利于对所述保护条(9)进行定位的抵接脊部。
12.根据权利要求11所述的太阳能集热器，其中，所述盖板附连凸缘(1a)的附连部分的内端设置有直立轮缘(1c)。
13.根据权利要求12所述的太阳能集热器，其中，在所述直立轮缘(1c)上设置衬垫(7)。
14.根据权利要求10所述的太阳能集热器，其中，所述保护条(9)的底部凸缘(9b)紧固至所述肩部部分(1a′)。
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