CN101430141B - 一种板式太阳能集热器及集热系统以及加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种板式太阳能集热器，包括板式集热器框架，其特征在于：所述框架内设置有微孔管群结构，所述微孔管群结构由一组相互连接的微孔管组成，以相互加强各微孔管的强度和强化传热性能；所述框架内抽真空并灌装液体工质在各微孔管道中，以形成热管效应。本发明的板式太阳能集热器具有换热效率高、结构强度好、工作寿命长、可靠性高、抗冻性能好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术，特别涉及一种利用板式微热管技术的板式太阳能集热器及集热系统以及加工工艺。
背景技术
太阳能集热器作为太阳能利用的一个重要领域，相对于其它的太阳能利用技术而言，其不但结构简单、成本低廉、便于维护，而且使用可靠性高，一次安装后，无需消耗任何外在动力，可以为人们的生活、生产活动提供大量热水，极大方便、提高了人们的生活质量。
目前，市场上普遍应用的太阳能集热器主要包括以下四种：平板式、真空管式、热管式、U型管式。其中平板式太阳能集热器的优点非常突出：热效率高采用金属管板式结构，强度、寿命及工作可靠性均非常好，可免维护，工作寿命可达15年，具有很高的性价比；其主要的缺点是抗冻能力差。
与自然对流和强制对流的换热方式相比，相变换热的换热方式传热效率高，在相变换热器技术中，最典型的要属热管换热器技术，热管的主要传热方式为蒸发和冷凝，具有传热能力大、温度控制能力强、传热效率高的特点。其中振荡型热管虽然传热效率较高，但该种传热元件需要起振温差；普通的微热管其制作工艺如毛细芯材料的制备、真空的抽取、工质的封装及维护过程非常复杂，使得其应用受到很大的限制。
如果能将热管技术和平板式太阳能集热器相结合，开发一种利用热管技术的平板式太阳能集热器，不但可以提高集热效率，而且还可以克服平板集热器抗冻性差的缺点，从而得到一种换热效率高、结构强度好、工作寿命长、可靠性高的具有较高抗冻性能的平板式太阳能集热器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高集成度微热管结构的板式太阳能集热器。
本发明的另一个目的在于提供一种太阳能集热系统。
本发明的另一个目的在于提供一种所述板式太阳能集热器的加工工艺。
本发明的技术方案如下：
一种板式太阳能集热器，包括板式集热器框架，其特征在于：所述框架内设置有微孔管群结构，所述微孔管群结构由一组相互连接的微孔管组成，以相互加强各微孔管的强度和强化传热性能；所述框架内抽真空并灌装液体工质在各微孔管道中，以形成热管效应。
所述各微孔管均为平行排列的直管结构。
所述各微孔管其截面为圆形、椭圆形或方形孔。
所述微孔水力直径介于0.2mm—5mm。
所述各微孔管之间以加强筋相连接。
所述微孔管群两端在框架内均封闭，各微孔管路均为独立热管结构。
一种太阳能集热系统，包括集热器、储水箱和管道，其特征在于：所述集热器为如上所述的板式太阳能集热器。
所述板式太阳能集热器一端插置于储水箱中，并与储水箱中的储水进行热交换以制备热水，另一端暴露在外以吸收太阳的辐射能。
如前所述的板式太阳能集热器的加工工艺，其特征在于：所述微孔管群采用金属材料，经挤压或冲压制成。
本发明的技术效果：
本发明通过在板式太阳能集热器框架内设置相互连接的微孔管群，平板框架内经真空处理后灌装液体工质，液体工质均匀分布在各独立的微孔管道中，自然形成热管效应。这种板式太阳能集热器既具有平板换热器的结构强度好、使用寿命长、工作可靠性高的特点，同时还具有热管高效吸热和高效热输运的特性，使得本发明的板式太阳能集热器兼具了板式换热器和热管换热器的优点。
本发明的板式太阳能集热器通过挤压或充压工艺可将框架内空腔分隔成若干大量的平行孔道结构(即微孔管群)，通过真空处理后灌装液体工质，从而使得内腔中的各孔道均形成热管结构，这种热管结构则具备了热管式传热效率高的特性，消除了普通热管和振荡热管与被冷却面接触面积小，等效热阻大的特点，同时克服了振荡热管需要起振温差的缺点。具有结构简单、工作可靠、成本低廉、免维护、散热效率高的特点。
经过这种工艺方法制备的各微孔管直接相互连接，连接处可以起到加强筋的作用，以提高微孔管的强度，因此本发明的板式太阳能集热器具有更好的耐压性能和工作可靠性，能适应大型的太阳能集热工程的应用要求。
由于本发明的板式太阳能集热器可以显著提高微孔管的强度，在相同的结构强度要求下，可以大幅降低框架结构的板材厚度和材料消耗，达到降低产品的成本和节能降耗的目的。
综上所述，本发明的板式太阳能集热器具有换热效率高、结构强度好、工作寿命长、可靠性高、抗冻性能好的特点。
附图说明
图1所示是本发明太阳能集热系统结构示意图；
图2所示是本发明板式太阳能集热器内微孔管群的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明的太阳能集热系统的结构示意图。
本实施例中太阳能集热系统包括板式太阳能集热器1、储水箱2及其水管路——水管3和水管4，其中板式太阳能集热器1的吸热段102向阳裸露设置以吸收太阳辐射能，放热段101设置于储水箱2中，放热段101在储水箱2中冷凝放热，并将其中的储水加热以制备热水供人们生活、生产使用。
吸热段102向阳的一侧为吸光面，其上还可以设置能高效吸收太阳能的吸热涂层，以尽可能提高吸热效率。
板式太阳能集热器1的平板框架内设置有经挤压或充压而成的金属质微孔管群5，如图2所示。微孔管群5为薄壁方孔结构，实际应用中，微孔管也可以挤压或充压成一体化的圆孔管群，或者是其它截面形状的微孔管群。各微孔管之间相互连接，彼此互为支持，起到加强筋的作用，可以显著提高各微孔管的结构强度，提高工作可靠性。
微孔管群5将框架的内部空间分隔成若干孔状管路，使用时，框架内部为真空结构，并灌装有制冷工质，工质分别充填于各微孔管道的一端，这些微孔管道就相应形成为热管。
本发明的工作原理：吸热段102吸收太阳辐射，热管内工质吸热蒸发，高温蒸气分别通过各微孔管路进入放热段101进行冷凝放热，在与储水箱2中的储水交换热量后冷凝为液态流回吸热段102，然后再次吸热蒸发…，如此周而复始，就可以将板式太阳能集热器所吸收的太阳辐射能源源不断地传递给储水箱2中的储水以获得高温热水，从而达到高效利用太阳能的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施方式。对于本领域的技术人员而言，依据本发明的实质还可以做出很多变型和改进，但这些变型和改进均将落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种板式太阳能集热器，包括板式集热器框架，其特征在于：所述框架内设置有微孔管群结构，所述微孔管群结构由一组直接相互连接的微孔管组成，连接处起到加强筋作用，以相互加强各微孔管的强度和强化传热性能；所述框架内在各微孔管道中灌装有液体工质，以形成热管效应。
2.如权利要求1所述的一种平板热管，其特征在于：所述各微孔管均为平行排列的直管结构，所述微孔水力直径介于0.2mm-5mm。
3.如权利要求2所述的一种平板热管，其特征在于：所述各微孔管其截面为圆形、椭圆形或方形孔。
4.如权利要求3所述的一种平板热管，其特征在于：所述微孔管群两端在框架内均封闭，各微孔管路均为独立热管结构。
5.一种太阳能集热系统，包括集热器、储水箱和管道，其特征在于：所述集热器为如权利要求1所述的板式太阳能集热器。
6.如权利要求5所述的一种太阳能集热系统，其特征在于：所述板式太阳能集热器一端插置于储水箱中，并与储水箱中的储水进行热交换以制备热水，另一端暴露在外以吸收太阳的辐射能。
7.如权利要求1所述的板式太阳能集热器的加工工艺，其特征在于：所述微孔管群采用金属材料，经挤压或冲压制成。
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