CN105241093A - 一种高效集热传热的平板太阳能板芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种高效集热传热的平板太阳能板芯及其制备方法。包含通过导热胶粘合的集热系统与换热系统，所述集热系统包含传热基础板，所述传热基础板内部包含一个以上的传热通道，所述一个以上的传热通道通过分布的加强筋隔离开来，所述传热通道内壁上包含毛细沟槽，所述集热系统的一面或者两面有集热翅；所述换热系统包含垂直于传热通道分布并位于传热通道端部的水流通道，所述水流通道下方为贴板，所述传热通道内部有传热介质。所述毛细沟槽为凸起的尖顶的条纹，不同条纹之间构成毛细通道。所述集热系统整体外部包含吸热涂层。

Description

一种高效集热传热的平板太阳能板芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种高效集热传热的平板太阳能板芯及其制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，世界各国对节能减排与环保认识的不断加深，由其是近几年我国大面积的出现雾霾，其对人们的生活、工作和对人体的伤害已经不容小觑，引起了国家领导人和相关部门以及社会各界人士的广泛关注。如何摆脱现状，解决人们最基本的呼吸问题，还一片蓝天，这将是近期社会发展工作的重中之重。为达到节能减排目的的同时又不影响社会发展的正常运转，人们都把目光投到了取之不尽用之不竭的绿色能源太阳能上。

太阳能集热器依靠转化太阳辐射而获得热量的集热设备成为了太阳能利用的首选，但管式太阳能因为其不防冻，不抗压，成本过高，易结垢，不利于建筑一体化等缺点始终困扰着用户，阻碍其进一步发展。平板太阳能的出现成为了必然，效率高、防雹、抗压、利于与建筑一体化等优点逐渐得到各大公共场所、大型集热工程的青睐。但是普通的平板太阳能板芯是由S型蛇形铜管与吸热蓝膜焊接构成，增大热接触面积的同时，水垢、不防冻等缺点还是没能克服，同时带来焊点不牢固易漏水、吸热蓝膜在遇有水汽的情况下吸热能力降低、一天内集热的时间较短不能实现全天候等问题，这也成了平板太阳能发展的一个瓶颈。

发明内容

发明的目的：为了提供一种使用效果更好的高效集热传热的平板太阳能板芯及其制备方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

方案一：

一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，包含通过导热胶粘合的集热系统与换热系统，所述集热系统包含传热基础板，所述传热基础板内部包含一个以上的传热通道，所述一个以上的传热通道通过分布的加强筋隔离开来，所述传热通道内壁上包含毛细沟槽，所述集热系统的一面或者两面有集热翅；所述换热系统包含垂直于传热通道分布并位于传热通道端部的水流通道，所述水流通道下方为贴板，所述传热通道内部有传热介质。

本发明进一步技术方案在于，所述毛细沟槽为凸起的尖顶的条纹，不同条纹之间构成毛细通道。

本发明进一步技术方案在于，所述集热翅为空心。

本发明进一步技术方案在于，所述水流通道内壁伸出一个以上的空心突起，所述空心突起伸入到传热通道的端部内部，即集热系统包含凹陷，水流通道内壁伸出的突起能够和凹陷契合。

本发明进一步技术方案在于，所述集热系统整体外部包含吸热涂层。

方案二：

一种高效集热传热的平板太阳能板芯的制备方法，其特征在于，所述集热体本体是通过铝型材挤压技术得到，在制作之初，先将集热体本体的两端各10cm长度范围上，两面或者单面的集热翅采用线切割或者铣床加工切除，露出平整板面；通过冷挤压的方式封口其中一端，采用抽真空灌装法，在传热通道内灌入除气纯水、丙酮、乙醇等传热工质，然后采用加热法，加热排出传热通道内上部的空气和多余的传热工质，使内部达到1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，同样采用冷挤压的方式将上端封口，至此得到一体成型的集热传热系统；所述为密封腔的传热通道内部底部形成传热工质液池，当热量经吸热翅传导至传热通道内，传热通道内因是1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，内部传热工质液池易汽化形成蒸汽，蒸汽迅速往上传导至传热通道顶端，遇冷凝结成液体，沿着传热通道的四周内壁因重力重新回流至传热工质液池，至此循环往复，实现热量的快速传递，该种热传递方式，借助重力得以实现，因此热量只能单向往上传递，不会逆向往下传递；将水流通道和集热系统用导热胶贴合，制作成如下结构的装置，包含通过导热胶粘合的集热系统与换热系统，所述集热系统包含传热基础板，所述传热基础板内部包含一个以上的传热通道，所述一个以上的传热通道通过分布的加强筋隔离开来，所述传热通道内壁上包含毛细沟槽，所述集热系统的一面或者两面有集热翅；所述换热系统包含垂直于传热通道分布并位于传热通道端部的水流通道，所述水流通道下方为贴板，所述传热通道内部有传热介质。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术至少有如下有益效果：A.本专利只有换热体内部有少量的水，因此具有防冻，防水垢的特点，同时集热与传热一体化，大大增加了有效得热量和集热的时间；B.而且热量传热方向固定，不会有热量流失的问题，比普通平板太阳能的板芯优势明显，制作简易，有很高的实用性，便于大范围推广。C.本专利涉及机械加工得到集热体型材和换热体型材，所述集热体包括吸热涂层，所述吸热涂层吸收太阳能转化为热量，经高效传热系统传递至换热系统，由此得到热水。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1是本专利的集热传热系统结构示意图

图2是本专利的双面集热翅集热传热系统结构示意图

图3是本专利换热系统结构示意图

图4是本专利平板太阳能板芯吸热示意图

图5是本专利平板太阳能板芯侧面剖视图

图6是本专利平板太阳能板芯实际应用示意图

图7为本专利另一种实现方式的结构示意图；

其中：1.集热传热系统1a吸热涂层；1b集热翅；1c传热通道；1d加强筋；1e毛细沟槽；2换热系统；2a贴板；2b水流通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：

结合图1到图6；

集热系统1与换热系统2通过导热胶3粘接从而实现导热。

本专利所述吸热翅1b增加了本体的吸热面积，同时太阳能光照射角度可增大至0到180度，实现全天候集热，大大增加了平板太阳能的集热时间和集热效率。

本专利所述传热体，传热方向固定，永不逆向，从而高效集热，杜绝热量流失。

本专利所述集热传热系统1和换热系统2可通过铝型材挤压技术得到，该工艺成熟，生产成本低，易于大范围推广；导热胶为成熟产品，已有大批的厂家在批量生产，成本低廉，获取简单。

所述平板太阳能倾斜或竖直放置于室外，阳光透过板面低铁超白钢化玻璃，照射至吸热涂层1a上，多个集热翅1b增加了集热的面积，从早上有太阳光出现，光线照射角度为0°时即开始吸热，直至傍晚太阳落山，光线照射角度为180°时都可实现太阳能的集热，集热的时间大大延长，实现全天候，无集热时间损耗。

太阳能如所述方式，通过吸热涂层1a转化成热量由集热翅1b传导至传热通道1c。

所述传热通道1c内含有传热工质，如除气纯水、丙酮、乙醇等

所述集热体本体是通过铝型材挤压技术得到，在制作之初，先将集热体本体的两端各10cm长度范围上，两面或者单面的集热翅采用线切割或者铣床加工切除，露出平整板面。通过冷挤压的方式封口其中一端，采用抽真空灌装法，在传热通道1c内灌入除气纯水、丙酮、乙醇等传热工质，然后采用加热法，加热排出传热通道内上部的空气和多余的传热工质，使内部达到1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，同样采用冷挤压的方式将上端封口。至此得到一体成型的集热传热系统如图4。

所述密封腔传热通道1c内部底部形成传热工质液池，当热量经吸热翅1b传导至传热通道1c内，传热通道1c内因是1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，内部传热工质液池易汽化形成蒸汽，蒸汽迅速往上传导至传热通道1c顶端，遇冷凝结成液体，沿着传热通道1c的四周内壁因重力重新回流至传热工质液池，至此循环往复，实现热量的快速传递。该种热传递方式，借助重力得以实现，因此热量只能单向往上传递，不会逆向往下传递。

所述加强筋1d，在不影响传热的前提下，增加了集热体本体的纵向承重作用，同时连接集热体本体的上下两面，增加了传热通道1c内部承受高温、高压的能力。

所述毛细沟槽1e为凸起的尖状条纹，增加传热通道1c内部与传热工质接触的面积，同时增加传热通道1c的毛细作用，加强传热能力。

如专利实施例所述，太阳能经集热传热系统转化成热量传导经导热胶的传递至换热系统2，贴板2a为由铝型材挤压技术得到，热量经贴板2a传递至水流通道2b，至此太阳能最终转化成热水经水流通道2b流出平板太阳能外界储水装置。

所述本专利只有换热体内部有少量的水，因此具有防冻，防水垢的特点，同时集热与传热一体化，大大增加了有效得热量和集热的时间，而且热量传热方向固定，不会有热量流失的问题，比普通平板太阳能的板芯优势明显，制作简易，有很高的实用性，便于大范围推广。

所述传热通道1c内壁上包含毛细沟槽1e，图形的显示均为内壁的上表面和下表面均有毛细沟槽1e，其实其内壁的侧壁上也可以有毛细沟槽。

作为一种优选，所述集热翅1b为空心，热量能够更集中传递个下方的集热介质。

结合图7，作为一种变化的实施方式，以下结构能够更有效实现传递热量，传递速度更快，热量损失更少，还更稳固，不易脱离，因为其将传递热量的装置和固定装置结合在了一起。所述水流通道2b内壁伸出一个以上的空心突起，所述空心突起伸入到传热通道1c的端部内部，即集热系统包含凹陷，水流通道2b内壁伸出的突起能够和凹陷契合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，包含通过导热胶粘合的集热系统(1)与换热系统(2)，所述集热系统(1)包含传热基础板，所述传热基础板内部包含一个以上的传热通道(1c)，所述一个以上的传热通道(1c)通过分布的加强筋(1d)隔离开来，所述传热通道(1c)内壁上包含毛细沟槽(1e)，所述集热系统(1)的一面或者两面有集热翅(1b)；所述换热系统(2)包含垂直于传热通道(1c)分布并位于传热通道(1c)端部的水流通道(2b)，所述水流通道(2b)下方为贴板(2a)，所述传热通道(1c)内部有传热介质。

2.如权利要求1所述的一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，所述毛细沟槽(1e)为凸起的尖顶的条纹，不同条纹之间构成毛细通道。

3.如权利要求1所述的一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，所述集热翅(1b)为空心。

4.如权利要求1所述的一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，所述水流通道(2b)内壁伸出一个以上的空心突起，所述空心突起伸入到传热通道(1c)的端部内部，即集热系统包含凹陷，水流通道(2b)内壁伸出的突起能够和凹陷契合。

5.如权利要求1所述的一种高效集热传热的平板太阳能板芯，其特征在于，所述集热系统整体外部包含吸热涂层(1a)。

6.一种高效集热传热的平板太阳能板芯的制备方法，其特征在于，所述集热体本体是通过铝型材挤压技术得到，在制作之初，先将集热体本体的两端各10cm长度范围上，两面或者单面的集热翅采用线切割或者铣床加工切除，露出平整板面；通过冷挤压的方式封口其中一端，采用抽真空灌装法，在传热通道(1c)内灌入除气纯水、丙酮、乙醇等传热工质，然后采用加热法，加热排出传热通道内上部的空气和多余的传热工质，使内部达到1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，同样采用冷挤压的方式将上端封口，至此得到一体成型的集热传热系统；所述为密封腔的传热通道(1c)内部底部形成传热工质液池，当热量经吸热翅(1b)传导至传热通道(1c)内，传热通道(1c)内因是1.3X10^-1～1.3X10^-4KPa的负压状态，内部传热工质液池易汽化形成蒸汽，蒸汽迅速往上传导至传热通道(1c)顶端，遇冷凝结成液体，沿着传热通道(1c)的四周内壁因重力重新回流至传热工质液池，至此循环往复，实现热量的快速传递，该种热传递方式，借助重力得以实现，因此热量只能单向往上传递，不会逆向往下传递；将水流通道(2b)和集热系统用导热胶贴合，制作成如下结构的装置，包含通过导热胶粘合的集热系统(1)与换热系统(2)，所述集热系统(1)包含传热基础板，所述传热基础板内部包含一个以上的传热通道(1c)，所述一个以上的传热通道(1c)通过分布的加强筋(1d)隔离开来，所述传热通道(1c)内壁上包含毛细沟槽(1e)，所述集热系统(1)的一面或者两面有集热翅(1b)；所述换热系统(2)包含垂直于传热通道(1c)分布并位于传热通道(1c)端部的水流通道(2b)，所述水流通道(2b)下方为贴板(2a)，所述传热通道(1c)内部有传热介质。