CN101832659A - 一种高效平板式太阳能集热器及太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种高效平板式太阳能集热器，包括：框架；翘片，其用于吸收太阳辐射；吸热管道，其固定于所述翘片上；盖板，具有高透光特性，其固定于所述框架上；所述翘片紧密地穿设于吸热管道上，且翅片与翅片之间保持一定间距，所述盖板内表面具有多个菱角，通过菱角的折射，使太阳光从不同的角度辐射到翘片上。本发明的目的在于提供一种高效平板式太阳能集热器，能够极大地改善现有技术中平板式太阳能集热器的热交换效率较差的缺陷；本发明还提供一种相应的太阳能热水器。

Description

一种高效平板式太阳能集热器及太阳能热水器
技术领域
本发明涉及一种光-热转换设备，尤其涉及一种高效平板式太阳能集热器，可适用于高层阳台建筑的挂壁式安装；本发明还涉及一种相应的太阳能热水器。
背景技术
由于常规能源的大力开发利用，造成世界范围内的环境污染日趋严重。世界上很多国家已经认识到，太阳能作为可再生能源，在持久使用环境资源为人类造福方面将起到十分巨大的作用。有着丰富太阳能资源的中国，已于2006年1月1日起正式实施《可再生能源法》，同时，国家“十一五”规划纲要也已把可再生资源的发展作为一项重要任务，因此太阳能技术的相关产业具有巨大的潜在的推广应用价值。目前社会上使用的太阳能热水器或太阳能取暖装置所用的太阳能集热装置一般有两种：一种是用玻璃真空管集热式，另一种是平板集热式。
玻璃真空管式集热器优点是集热效果快，由于使用水在玻璃真空管内直接循环进行热交换，因此只能适用于整体式太阳能热水器，不便做成分体式结构，极不利于高层建筑的安装，而且当温度过低或过高时，玻璃真空管容易爆裂。
为了弥补玻璃真空管式集热器的缺陷，目前市场推出了一种平板式太阳能集热器，主要是用一小条的或整块的铜板或铝板，在板的一面喷涂上黑漆，在另一面焊上铜管，如中国发明专利“CN101498512”，名称“平板型太阳能集热器”(公开日2009年8月5日)揭示了一种平板型太阳能集热器，其板体由下层呈浅盘形的下层板和上层平板密合而成，下层板和上层平板之间为流水通道，上层平板为透明板，上层平板的内表面依次覆盖有选择性吸热涂层和防水保护层。虽然，该发明的太阳能集热器一定程度地提高了热效率和，以及降低热损率，而且适用于高层建筑安装。但是，由于铜管和板面之间的接触面为线面结合，导致两者接触面积较小，热传导效率较低；且，由于不能使用较厚的铜板或铝板，在太阳光下长时间暴晒后，板面易出现变形，随着板面的变形会导致焊接部位的铜管脱落。因此，其缺陷在于该种集热器本身的导热面积较小，吸热面的热量不能充分传导给铜管，热转换率较差，其热转换效率远不如前述的玻璃真空管式集热器。
如何将太阳能集热器与水箱进行分体式设计，以使之能够适应高层建筑的安装，又如何能保证集热器本身具有较高地热转换效率，这些需要优化分析而分别解决的技术问题在现有技术中，鲜有揭露并给与优秀的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效平板式太阳能集热器，能够极大地提高现有技术中平板式太阳能集热器的热交换效率。
本发明的技术方案是，一种高效平板式太阳能集热器，包括：
框架；
翘片，其用于吸收太阳辐射；
吸热管道，其固定于所述翘片上；
盖板，具有高透光特性，其固定于所述框架上；
所述翘片紧密地穿设于吸热管道上，且翅片与翅片之间保持一定间距，所述盖板内表面具有多个菱角，通过菱角的折射，使太阳光从不同的角度辐射到翘片上。
在本发明一较佳实施例中，所述翘片设有通孔，吸热管道穿过该通孔，使之与翘片紧密接触。
在本发明一较佳实施例中，所述吸热管道的端部终止于分配管内，该分配管用于热交换介质的供应和排出。
在本发明一较佳实施例中，所述翘片与吸热管道之间成90度垂直布置。
在本发明一较佳实施例中，所述盖板的透光率大于95％。
在本发明一较佳实施例中，所述翅片表面喷涂有环保型氟碳涂料。
在本发明一较佳实施例中，所述翘片为3cm～5cm宽的铜或铝翅片。
在本发明一较佳实施例中，所述盖板由钢化玻璃制成。
本发明的另一目的在于提供一种太阳能热水器，在保证热水器本身具有较高热交换率的同时，又能使集热器与水箱分体式设计，便于高层建筑的安装。
一种太阳能热水器，主要由集热器、保温水箱和导热介质管组成，所述集热器包括，框架、翘片、固定于所述翘片上的吸热管道、固定于所述框架上的盖板，所述翘片紧密地穿设于吸热管道上，且翅片与翅片之间保持一定间距，所述盖板内表面具有多个菱角，通过菱角的折射，使太阳光从不同的角度辐射到翘片上。
本发明揭示的太阳能集热器与热水器，由于将翘片紧密的穿设在吸热管道外壁，使得翘片360度环绕于吸热管道外壁上，大大增加两者的换热面积，从而极大地提高两者之间的热交换效率；而且，盖板内表面具有多个菱角，因此太阳光能够从不同角度照射在翅片上，增加翘片的吸热面积，进而提高了集热器的吸热率。因此，采用该种平板式太阳能集热器或热水器，能够显著提高产品本身的换热性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明太阳能热水器实施例结构示意图；
图2是本发明集热器实施例结构示意图；
图3是本发明集热器部分元件实施例的结构示意图。
附图中各部件的标记如下：1、框架，2、翘片，21、通孔，3、吸热管道，4、盖板，5、分配管，5’、分配管，6、集热器，7、保温水箱，8、导热介质管，9、供应进出口，9’、排出的进出口，10、四角连接器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明太阳能热水器实施例结构示意图，图中所示的太阳能热水器，主要由集热器6、保温水箱7和导热介质管8组成，其原理主要通过集热器6采集太阳光的热辐射，将采集的热量传递给导热介质，导热介质再通过导热介质管8流入保温水箱7，在导热水箱内对使用水进行加热，此处所描述的导热介质，可以是普通的纯净水，也可以是防冻液以适应北方的寒冷天气。由于该技术属于本领域的公知技术，因此对此技术只做简要描述。
如图2所示，一种高转换率高能效的太阳能集热器，其主要包括，框架1、翘片2、吸热管道3、盖板4，框架1其优先由挤压或辊压成型的金属制成，也可采用金属边框通过四角连接器10对四角进行固定连接，作为本发明的一个优先实施方式，框架1优先采用铝质金属，框架周边采用发泡层(未示出)相隔，在框架底面采用钢板(未示出)铺平，以及钢板表面放置一层保温层(未示出)，然后在保温层上再放置吸热管道3，再在吸热管道3上穿设翘片2，最后用硅胶密封条把盖板4固定在铝合金边框上保持密封。由于集热器亦属于本领域的公知技术，本领域普通技术人员完全可以理解集热器的结构及其工作原理，又本发明的创新之处亦非集热器的整体构造，因此申请人亦不对其作详细描述。
另外，在本发明的实施例中，吸热管道两端终止于一对分配管内，换句话说，该对分配管与吸热管道3之间相互连通，分配管5和分配管5’上还设有用于热交换介质供应进出口9和排出的进出口9’，该进出口为内螺纹接头。
请参阅图3，图3为本发明集热器部分元件实施例的结构示意图，图中，主要包括，吸热管道3、翘片2、以及与吸热管道3相连的分配管5、5’，翘片2紧密地穿设于吸热管道3外壁上，具体地说，用3cm～5cm宽的铜或铝翅片，在其中间冲孔拉伸保持一定的平面，用无数块这样的翅片在相同部位冲空，然后用铜管从孔中穿过，再使翅片与翅片之间保持一定距离，最后对铜管进行扩粗，从而使得翅片可以紧密地固定在铜管上且不易滑动，并可以保证翅片全部保持90度角直立于铜管上，此外，每片翘片2的间距大约在5mm～10mm。
另外，所述盖板，采用钢化玻璃制成，其透光率大于95％，其外表面平整无菱角，而其内表面具有多个菱角，更具体地说，具有无数个菱角，当太阳光照射到盖板上，通过菱角的折射，使光线能够从不同角度照射到翘片上，从而增加翘片的吸收面积。
作为本发明的一个优先实施例，可以在翅片表面喷涂环保型氟碳涂料，能提高翘片的耐高温和耐腐蚀性能，理论上其使用寿命可达20年。
本发明揭示的太阳能集热器与热水器，由于将翘片2紧密的穿设在吸热管道外壁，使得翘片360度环绕于吸热管道外壁上，大大增加两者的换热面积，从而极大地提高两者之间的热交换效率；而且，盖板内表面具有多个菱角，因此太阳光能够从不同角度照射在翅片上，增加翘片2的吸热面积，进而提高了集热器的吸热效率。因此，采用该种平板式太阳能集热器或热水器，能够显著提高产品本身的热转换率，与普通平板集热器相比，换热性能提高50％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高效平板式太阳能集热器，包括：
框架；
翘片，其用于吸收太阳辐射；
吸热管道，其固定于所述翘片上；
盖板，具有高透光特性，其固定于所述框架上；
其特征在于：所述翘片紧密地穿设于吸热管道上，且翅片与翅片之间保持一定间距，所述盖板内表面具有多个菱角，通过菱角的折射，使太阳光从不同的角度辐射到翘片上。
2.根据权利要求1所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翘片设有通孔，吸热管道穿过该通孔，使之与翘片紧密接触。
3.根据权利要求1所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述吸热管道的端部终止于分配管内，该分配管用于热交换介质的供应和排出。
4.根据权利要求1-3所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翘片与吸热管道之间成90度垂直布置。
5.根据权利要求4所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述盖板的透光率大于95％。
6.根据权利要求5所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片表面喷涂有环保型氟碳涂料。
7.根据权利要求6所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翘片为3cm～5cm宽的铜或铝翅片。
8.根据权利要求7所述的高效平板式太阳能集热器，其特征在于：所述盖板由钢化玻璃制成。
9.一种太阳能热水器，主要由集热器、保温水箱和导热介质管组成，所述集热器包括，框架、翘片、固定于所述翘片上的吸热管道、固定于所述框架上的盖板，其特征在于：所述翘片紧密地穿设于吸热管道上，且翅片与翅片之间保持一定间距，所述盖板内表面具有多个菱角，通过菱角的折射，使太阳光从不同的角度辐射到翘片上。
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