CN102628615A - 平板式空气太阳能集热器及其吸热板的生产方法 - Google Patents

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陈廷敏
王学峰
赵宝山
张孝德
王超
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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能的集热器，特别是一种平板式空气太阳能集热器及其吸热板的生产方法。该集热器包括边框和顺序安装在边框内的透明盖板、吸热板和保温层，其特征在于吸热板为波浪状，在吸热板的背面顺序安装有隔板、保温层和后面板，在波浪状的吸热板两端装有密封用挡板，在挡板上开有用于空气进出的孔，两挡板与对应的边框之间有一定距离，形成空气分配通道，在边框上分别安装有冷空气进入管和热空气排出管，冷空气进入管和热空气排出管与空气分配通道相连通。吸热板的生产方法，其生产步骤为：喷砂处理、喷涂太阳能吸收涂层。本发明具吸热面积大、结构合理、生产成本低、热效率高，可有效提高平板太阳能集热器的热能转换率等特点。

Description

平板式空气太阳能集热器及其吸热板的生产方法
所属技术领域
本发明涉及一种利用太阳能的集热器，特别是一种平板式空气太阳能集热器及其吸热板的生产方法。
背景技术
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一种热交换器。目前平板太阳能集热器主要是由吸热板、壳体、透光保护板、保温材料及有关零部件组成。吸热板是平板太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的主要部件，由于目前吸热板基本上是平板形状，这样一方面造成吸收太阳辐射能量的面积有限，另一方面在空气作为传递热量的工质时，现有结构的生产成本较高；第三、目前吸热板对太阳辐射的吸收率在0.9—0.95之间，采用磁控溅射的方法制作选择性涂层时，对太阳辐射的吸收率可达0.93～0.95，但随着吸收率的提高，其发射率也随之升高，如何解决吸收率与发射率之间的矛盾，成为提高平板太阳能集热器吸收太阳辐射能的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、可有效提高太阳辐射面积和对太阳辐射的吸收率的平板式空气太阳能集热器及其吸热板的生产方法。 
本发明的技术方案是：一种平板式空气太阳能集热器，包括边框和顺序安装在边框内的透光保护板、吸热板和保温层，其特征在于吸热板为波浪状，在吸热板的背面顺序安装有隔板、保温层和后面板，隔板与波浪状的吸热板之间形成平行的三角状空气加热腔，在波浪状的吸热板两端装有密封用挡板，在挡板上与三角状空气加热腔的对应处开有用于空气进出的孔，两挡板与对应的边框之间有空气分配通道，在边框上分别安装有冷空气进入管和热空气排出管，冷空气进入管和热空气排出管与空气分配通道相连通。
上述吸热板太阳能吸收涂层的表面粗造度Ra在12.5—3.2之间。
平板式空气太阳能集热器中吸热板的生产方法，其生产步骤为：
1）喷砂处理：在吸热板喷涂太阳能吸收涂层前，对其表面进行喷砂处理，使其表面粗造度Ra在4—8之间；
2）将喷砂处理后的平板状吸热板折成波浪状；
3）喷涂太阳能吸收涂层：对上述波浪状吸热板的表面进行太阳能吸收涂层的涂敷处理。
上述喷砂处理是采用150—320目的石英砂，每分钟1—2立方米的速度对吸热板需喷涂的表面进行喷砂处理。
本发明主要是针对加热工质为空气的平板太阳能集热器的改进和提出了一种平板太阳能集热器中吸热板的生产方法。本发明具有以下特点：1、可提高吸热面积。将现有的吸热板由平板式改为波浪状，这样在同样面积的平板太阳能集热器，可提高吸热板的吸热面积25%左右；2、结构合理、生产成本低、热效率高。在波浪状吸热板的背面加装了隔板，使吸热板与隔板之间形成多个平行的空气直接加热通道，无需单独安装用于空气流通的管路，减少了一次吸热板与管路的热交换损失，节约了生产成本，提高了热效率；3、可有效提高平板太阳能集热器的热能转换率。由于在吸热板喷涂太阳能吸收涂层前，对吸热板表面进行喷砂处理，通过喷砂处理后的吸热板表面形成了具有较小间距和微小峰谷的不平度，这样就增加了吸热板表面的微观吸热面积，改变了目前人们普遍认为的吸热板表面越光滑，也就是表面粗造度Ra越小，吸收太阳辐射能越好的误区；这样一方面提高了吸热板本身的表面积，另一方面可使涂层对太阳辐射的吸收率可达0.96以上，同时发射率也可降低，克服了现有技术认为吸热板表面越光越好的技术偏见，使平板太阳能集热器的热能转换率有效提高。
附图说明
附图1为本发明主视图的结构示意图；
附图2为本发明附图1的A-A剖面图；
附图3为本发明附图1的B部的局部结构放大示意图；
附图4为本发明附图2的C部的局部结构放大示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示的平板式空气太阳能集热器，是由边框2和顺序安装在边框内的透光保护板6、吸热板3、保温层9和后面板10组成，吸热板的截面为波浪状，在吸热板的背面顺序安装有隔板8、保温层9和后面板10，隔板与波浪状的吸热板之间形成平行的三角状空气加热腔，在波浪状的吸热板两端装有密封用挡板1，在挡板上与三角状空气加热腔的对应处开有用于空气进出的孔7，这样吸热板、隔板和密封用挡板就围成了多个三角状空气加热腔。在两挡板与对应的边框之间有一定距离，两挡板与边框之间就形成了用于冷热空气分配通道11，在设有空气分配通道的边框上，分别安装有冷空气进入管4和热空气排出管5，冷空气进入管和热空气排出管与空气分配通道相连通。
使用时冷空气通过冷空气进入管4进入到空气分配通道11内，通过隔板8上的用于空气进出的孔7分配进入由吸热板、隔板围成的三角状空气加热腔内进行加热，被加热的空气由另一端的隔板上的孔进入到空气分配通道内，然后由热空气排出管5排出输送到用户。
上述吸热板3的生产方法，其生产步骤为：
1）喷砂处理：在吸热板喷涂太阳能吸收涂层前，对其表面进行喷砂处理，使其表面粗造度Ra在12.5—3.2之间；
2）将喷砂处理后的平板状吸热板折成波浪状；
3）喷涂太阳能吸收涂层：对上述波浪状吸热板的表面进行太阳能吸收涂层的涂敷处理。
上述喷砂处理后的吸热板采用现有的喷涂太阳能吸收涂层的技术进行太阳能吸收涂层的处理和喷涂。
表面粗造度Ra的大小与石英砂的粒度和喷砂速度有关，英砂的粒度和喷砂速度大，其表面粗造度Ra就大，反之就小。
表面粗造度Ra的大小还取决于使用环境和表面喷涂太阳能吸收涂层的工艺。
当表面喷涂非选择性吸收涂层时，如黑板漆，由于涂层较厚，就需要大的表面粗造度Ra，如Ra为12.5，这时可采用150目的石英砂，每分钟2立方米的速度对吸热板需喷涂的表面进行喷砂处理，这样在喷涂黑板漆后，喷涂表面也能形成较大的表面粗造度。
当采用选择性吸收涂层时，由于涂层较薄，如黑镍涂层，这时可采用200目的石英砂，每分钟1.5立方米的速度对吸热板需喷涂的表面进行喷砂处理，这样在喷涂后，喷涂表面也能形成Ra为6.3左右的表面粗造度。
当采用电化学表面转化涂层时，这时可采用320目的石英砂，每分钟1立方米的速度对吸热板需喷涂的表面进行喷砂处理，这样在喷涂后，喷涂表面也能形成Ra为3.2左右的表面粗造度。
对于北方日照时间长的地区，表面粗造度Ra可选择较小值，反之在南方则选择较大值。
喷砂处理的目的是在同样面积的吸热板基础上，增加对太阳辐射的吸收面积和吸收率，降低发射率。

Claims (4)

1.一种平板式空气太阳能集热器，包括边框和顺序安装在边框内的透光保护板、吸热板和保温层，其特征在于吸热板(3)为波浪状，在吸热板的背面顺序安装有隔板(8)、保温层(9)和后面板（10），隔板与波浪状的吸热板之间形成平行的三角状空气加热腔，在波浪状的吸热板两端装有密封用挡板（1），在挡板上与三角状空气加热腔的对应处开有用于空气进出的孔（7），两挡板与对应的边框之间有空气分配通道（11），在边框上分别安装有冷空气进入管（4）和热空气排出管（5），冷空气进入管和热空气排出管与空气分配通道相连通。
2.根据权利要求1所述的平板式空气太阳能集热器，其特征在于上述吸热板(3) 太阳能吸收涂层的表面粗造度Ra在12.5—3.2之间。
3.根据权利要求1或2所述的平板式空气太阳能集热器中吸热板的生产方法，其生产步骤为：
1）喷砂处理：在吸热板喷涂太阳能吸收涂层前，对其表面进行喷砂处理，使其表面粗造度Ra在12.5—3.2之间；
2）将喷砂处理后的平板状吸热板折成波浪状；
3）喷涂太阳能吸收涂层：对上述波浪状吸热板的表面进行太阳能吸收涂层的涂敷处理。
4.根据权利要求3所述的平板式空气太阳能集热器中吸热板的生产方法，其特征在于上述喷砂处理是采用150—320目的石英砂，每分钟1—2立方米的速度对吸热板需喷涂的表面进行喷砂处理。
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