CN103851807A - 一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯 - Google Patents

一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯 Download PDF

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丘仁政
唐云铠
赖来建
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Abstract

本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种具有抛物线状截面的新型集热器板芯，该板芯显著提高太阳能集热器对日照角度的适应能力。一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，所述的板芯由集热翅片和与其固定连接的集热管组成，其特征在于:所述的翅片的截面的呈月牙状，由内片和外片两部分构成，外片的外壁为抛物线形状截面，该抛物线截面内侧设置有一体结构的平板状内片，使翅片底部形成一个截面为月牙状的空腔，所述的集热管设置在该空腔的中部。本发明的目的在于提供一种可以保持在不同日照角度下，都具有良好光照角度的新型集热器板芯。

Description

一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种具有抛物线状截面的新型集热器板芯，该板芯显著提高太阳能集热器对日照角度的适应能力。 
背景技术
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为非聚光型和聚光型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。太阳能集热器的热效率。现在市场中主要的两种太阳能集热器是真空管型和平板型，尤其是平板型集热器，依靠其经久耐用的优点，逐步开始在市场中开始替代真空管型集热器。无论在那种类型的太阳能集热器中，热效率都是衡量太阳能集热器的主要技术指标，在平板集热器中这个指标主要取决于两个方面，其一镀制在平板表面的太阳能膜层，是对吸热板芯基材表面的物理或化学处理工艺方法，以提高板芯对太阳能的吸收性能。其二，就是与水进行热交换的传导效率。而多数生产厂家都忽视了另外一个重要的技术指标，就是太阳能集热器上的吸热翅片与太阳之间的角度。通过实际测试可以得知，如果阳光一直以垂直角度入射吸热翅片的表面，其可吸收的太阳能要比不同的集热器高一倍。虽然理论上通过调整阳光的入射角度可以大幅度的提高集热器的吸热能力，但是在实际使用中却很难实现上述的这种调节，因为太阳能集热器都安装在室外，风吹雨打，日晒雨淋，其使用环境非常恶劣。虽然有人采用可以转动调节的机械机构实现了上述的角度调节工作，但是其使用寿命非常有限，很难与长寿命的板式太阳能集热器配套使用。上述的技术难题长期存在与行业中，但是只能没有出现非常有效的技术解决方案。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以保持在不同日照角度下，都具有良好光照角度的新型集热器板芯，其主要通过调整板芯的形状，达到适应不同太阳照射角度的新型板芯，该板芯可以显著提高太阳能集热器的性能。 
本发明的技术方案是这样实现的：一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，所述的板芯由集热翅片和与其固定连接的集热管组成，其特征在于:所述的翅片的截面的呈月牙状，由内片和外片两部分构成，外片的外壁为抛物线形状截面，该抛物线截面内侧设置有一体结构的平板状内片，使翅片底部形成一个截面为月牙状的空腔，所述的集热管设置在该空腔的中部。 
所述的翅片内部空腔高度与集热管尺寸相配合，即其空腔高度略大于或等于集热管外径。
所述的集热管和翅片空腔内壁之间通过导热胶粘接固定。
所述的集热管和翅片空腔内壁之间填充满导热胶。
所述翅片外表面均镀制有太阳能吸热膜层。
所述的散热翅片为铝合金型材工艺制作的型材。
所述的内片和外片结合部位设置有圆滑的弧形过渡。
通过采用上述的技术解决方案，本发明获得了以下积极的技术效果和有点： 首先，本发明通过采用抛物线截面的板芯，使上述的板芯在使用过程中，无论阳光在那个方向射入，都可以有一部分板芯正向太阳，因此可以显著的提高集热器吸收太阳光的能力，另外采用这样的结构，还有另外的一个优点，就是单位时间的吸热能力，比较均匀，因此其供应热水的持续能力，也远远高于普通的平板集热器;本发明还通过采用将上述的翅片外表面均镀制了太阳能吸热膜层，这样在早晚时间，其外壁的膜层同样可以接收到阳光照射，并吸收热量，通过上述的结构，本发明进一步的提高了上述翅片的吸热面积，从而达到提高热效率的功能;本发明通过采用在翅片中设置月牙形空腔的结构，不但方便安装了集热管，同时也大大增加了翅片的结构强度，另外通过在上述的空腔中灌注导热胶的结构，大幅增加接触导热面积，显著提高了集热管和翅片之间的换热效率;本发明中的集热器板芯翅片采用铝合金型材加工工艺进行制作，保证了翅片的抛物线截面的加工精度和角度，同时由于加工简单，其成本得到了显著地降低，同时也保证了产品具有良好的一致性，使后期的安装工作得到了简化。
总之，本发明通过上述的一系列技术改进，提供了一种加工方便成本低廉的新型集热器板芯，同时该集热器板芯还可以达到改善光照角度，提高吸热效率的作用。
附图说明
图1 为本发明的立体示意图； 
图2为本发明的截面剖视图。
具体实施方式
本发明涉及一种使用在板式太阳能集热器中的新型集热器板芯，该板芯主要是为了改善太阳光照角度，使增加板芯与太阳直射的接收面积，同时增加了非直射面积与太阳的入射角度。因此大大提高了太阳能集热板芯的对太阳热能的吸收和利用。所述的板芯由起集热作用的翅片1和与其固定连接的集热管2组成，常见的普通板芯多采用集热器的翅片压合包裹集热管，或者采用超声波将二者焊接在一起的结构。本发明中的改进主要是板芯的翅片1的结构，所述的翅片1的截面的呈月牙状，月牙状的两端继续向外延伸。上述的集热器板芯的翅片1是由内片3和外片4两部分构成，外片4的形状为抛物线形状截面，该抛物线截面内侧设置有一体结构的平板状内片3，使翅片1底部形成一个截面为月牙状的空腔5，所述的集热管2设置在该空腔5的中部。由于上述的集热器板芯的翅片1采用了抛物线截面的形状，因此无论太阳处于一天中的什么角度，都会有部分翅片1的表面处于垂直照射状态，而其他部分的照射角度与普通平板形集热器板芯相比较，其照射角度也更接近垂直状态，正是由于通过采用这种抛物线截面的翅片1，大大提高了集热器对阳光的吸收能力，显著地降低反射。 
需要说明的是本发明中的集热器板芯的翅片1内部月牙形空腔5高度与集热管2尺寸相配合，即其空腔5高度略大于或等于集热管2外径。这样的结构可以保证集热管2可以更加稳定的固定在空腔5中，而且由于空腔5的中间位置是空腔的最高点，而集热管2的直径尺寸比空腔的最大高度相同或者略大，当集热管插入该空腔5中时，受到空腔5形状限制，集热管2会自然停留在上述空腔5的中间位置，而且集热管2外壁与空腔5内壁紧密贴合，这时通过涂抹导热胶的方式，即可将上述的集热管2紧紧粘接固定在空腔5中。为了进一步提高集热管2和空腔5之间接触面积，提高热传导效果。所述的集热管2和翅片的空腔5内壁之间填充满导热胶6。通过这种结构，可以大幅提高板芯的翅片1和集热管2之间的接触面积，提高热传导效率。
本发明考虑到抛物线截面的翅片的特点，在所述翅片1外表面均镀制有太阳能吸热膜层。这样在早晚时间，太阳会照射到上述翅片1的外壁上，因此需要将上述的翅片1的外表面均镀制太阳能吸热膜层。 
本发明中的翅1片，为了提高加工的精度，同时达到降低生产成本的目的，所述的翅片为铝合金型材工艺制作的型材。结合铝合金型材加工工艺的要求，同时也为了增加内片3与外片4之间结合位置的强度，所述的内片3和外片4结合部位设置有圆滑的弧形过渡。这种弧形过渡，可以进一步提高外片的抛物线形状精度。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，所述的板芯由集热翅片和与其固定连接的集热管组成，其特征在于：所述的翅片的截面的呈月牙状，由内片和外片两部分构成，外片的形状为抛物线形状截面，该抛物线截面内侧设置有一体结构的平板状内片，使翅片底部形成一个截面为月牙状的空腔，所述的集热管设置在该空腔的中部。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述的翅片内部空腔高度与集热管尺寸相配合，即其空腔高度略大于或等于集热管外径。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述的集热管和翅片空腔内壁之间通过导热胶粘接固定。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述的集热管和翅片空腔内壁之间填充满导热胶。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述翅片外表面均镀制有太阳能吸热膜层。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述的翅片为铝合金型材工艺制作的型材。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能平板聚焦中温集热器板芯，其特征在于：所述的内片和外片结合部位设置有圆滑的弧形过渡。
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