CN108302790A - 一种高效太阳能集热器 - Google Patents

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张子林
于春锋
张维国
王栋启
朱文涛
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Abstract

本发明涉及一种太阳能集热器，包括有向阳面板（2）和背阳面板（3），其特征是：该集热器的向阳面板（2）受阳光（1）照射的面为平面，背阳面板（3）局部带有凹陷面（4）和突起面（5），向阳面板（2）和背阳面板（3）在局部凹陷面（4）处通过焊接面（6）连接接在一起，在突起面（5）和向阳面板（2）之间的缝隙构成导热介质（7）的流道；在焊接面周围或两侧的向阳面板（2）上，向流道一侧设置凹槽（8）。本发明是将向阳面板的阳光照射面设置成为平面或带凹槽的平面，能够尽可能减少向阳面板的热辐射损失和对流热损失；更适合对其进行磁控溅射等工艺的表面涂层处理，同时减少了一道冲压造型处理工艺程序，造价更低。

Description

一种高效太阳能集热器
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种太阳能集热器，用于太阳能或其它热辐射热源的热能收集。
背景技术
太阳能集热器用于收集阳光辐射转化为热能的设备，有多种形式，其中目前比较流行的一种面板式集热器具有集热效率较高、安装方便、寿命长、造价低等优点，但是就目前现有产品的结构形式而言，尚有不合理的问题。如果采用新的结构形式，其集热效率和集热温度还能进一步提高。现有板式太阳能集热器由向阳面板和背阳面板叠合而成，两片面板上均带有对应的凹槽，两片面板上的对应凹槽在叠合后，会形成一个管道形空腔，即为导热介质的流道，两片面板的表面均为凹凸不平的形状，就像是散热器的表面。入射强度大的阳光，能够使得太阳能集热器得到更高的集热温度，这个温度取决于入射功率和集热面热能散失功率的平衡点。在入射功率一定的阳光照射下，集热面热辐射功率越小、对流热损失越小，其热散失率就越低，集热面的集热效率就会越高，最终的集热面温度也会越高。因此现有太阳能集热器的这种表面凹凸不平的集热面，就像一台散热器的表面一样，具有较大的热辐射面积和对流散热面积。上述导热介质的流道在集热面上间隔布置，需要热量沿集热面发生横向流动，才能传递给导热介质。由于不锈钢等材料的导热性并不好，这种加长了的热桥会进一步减小太阳能集热器的集热效率。现有板式集热器的向阳面板和背阳面板是两片波形板材，在其长条形的接触面上通过焊接面连接在一起，这种长条形的焊缝容易产生焊接变形和焊接应力，不利于加工制造。
发明内容
本发明的目的是提供一种热辐射损失小、对流热损失小且便于制造的一种太阳能集热器。实现本发明所采取的技术方案是：一种太阳能集热器，包括有向阳面板和背阳面板，其特征是：该集热器的向阳面板受阳光照射的面为平面，背阳面板局部带有凹陷面和突起面。这里所述的凹陷面和突起面能够互换，即凹陷面或为突起面，所述的突起面或为凹陷面。向阳面板和背阳面板在局部凹陷面处，通过焊接面连接接在一起。用突起面和向阳面板之间的缝隙构成导热介质的流道。这种没有向外侧突出结构的平面，在接受阳光等热源辐射的同时，能够尽可能减少向阳面板的热辐射损失和对流热损失。这种向阳面板更适合对其进行磁控溅射等工艺的表面涂层处理，同时减少了一道冲压造型处理工艺程序，造价更低。所述的局部凹陷面可以是圆形凹陷面、长条形凹陷面或多边形凹陷面结构面。
为了进一步减小向阳面板在焊接过程中发生的焊接变形，可以在焊接面周围或两侧的向阳面板上，向流道一侧设置凹槽，凹槽能够通过微小的变形，消除焊接面的变形引起的焊接应力，同时这种凹槽会提高由向阳面板向导热介质传递热量的效率；这种内陷的凹槽不会引起向阳面板过多的热辐射损失和对流热损失。
本发明是将向阳面板的阳光照射面设置成为平面或带凹槽的平面，这种没有向外侧突出结构的平面，在接受阳光等热源辐射的同时，能够尽可能减少向阳面板的热辐射损失和对流热损失；这种向阳面板更适合对其进行磁控溅射等工艺的表面涂层处理，同时减少了一道冲压造型处理工艺程序，造价更低。
附图说明
图1 本发明太阳能集热器断面示意图，
图2 本发明太阳能集热器背阳面板圆形凹陷造型示意图，
图3 本发明太阳能集热器背阳面板长条形凹陷造型示意图，
图4 本发明太阳能集热器背阳面板多边形凹陷造型示意图，
图5 本发明太阳能集热器向阳面板应力消散凹槽结构断面示意图，
图6 本发明太阳能集热器向阳面板应力消散环形凹槽结构平面示意图。
其中：1、阳光，2、向阳面板，3、背阳面板，4、凹陷面（或突起面），5、突起面（或凹陷面），6、焊接面，7、导热介质，8、凹槽。
具体实施方案
参照附图，一种太阳能集热器，包括有向阳面板2和背阳面板3，其特征是：该集热器的向阳面板2受阳光1照射的面为平面，背阳面板3局部带有凹陷面4和突起面5。这里所述的凹陷面和突起面能够互换，即凹陷面4或为突起面，所述的突起面5或为凹陷面。向阳面板2和背阳面板3在局部凹陷面4处，通过焊接面6连接在一起。用突起面5和向阳面板2之间的缝隙构成导热介质7的流道。这种没有向外侧突出结构的平面，在接受阳光1等热源辐射的同时，能够尽可能减少向阳面板2的热辐射损失和对流热损失。这种向阳面板2更适合对其进行磁控溅射等工艺的表面涂层处理，同时减少了一道冲压造型处理工艺程序，造价更低。所述的局部凹陷面4可以是圆形凹陷面4a、长条形凹陷面4b或多边形凹陷面4c结构面。作为几个例子，图2所示的背阳面板3中，局部凹陷面4表现为圆形凹陷面4a；图5所示的背阳面板3中，局部凹陷面4表现为长条形凹陷面4b；图6所示的背阳面板3中，局部凹陷面4表现为多边形凹陷面4c；这个多边形可以是三角形、四边形、五边形、六边形等多边形。基于导热介质7在流道中畅通和冲压成型以及焊接工艺问题，局部凹陷面4的最优形式为圆形凹陷面4a。
为了进一步减小向阳面板2在焊接过程中发生的焊接变形，可以在焊接面周围或两侧的向阳面板2上，向流道一侧设置凹槽8，凹槽8能够通过微小的变形，消除焊接面6的变形引起的焊接应力，同时这种凹槽8会提高由向阳面板2向导热介质7传递热量的效率；这种内陷的凹槽8不会引起向阳面板2过多的热辐射损失和对流热损失。
凹陷面4可以竖向布置为长条形凹陷面4b，当设置成局部圆形凹陷面4a，或者设置成局部多边形凹陷面4c时，凹陷面4在背阳面板3中的布局可以根据预留的流道形状和导热介质7对向阳面板2和背阳面板3的压力，布置成正交的网格（如图4所示）、梅花状（如图2所示）布局样式。

Claims (7)

1.一种太阳能集热器，包括有向阳面板（2）和背阳面板（3），其特征是：该集热器的向阳面板（2）受阳光（1）照射的面为平面，背阳面板（3）局部带有凹陷面（4）和突起面（5），向阳面板（2）和背阳面板（3）在局部凹陷面（4）处通过焊接面（6）连接接在一起，在突起面（5）和向阳面板（2）之间的缝隙构成导热介质（7）的流道。
2.按照权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是：在焊接面周围或两侧的向阳面板（2）上，向流道一侧设置凹槽（8）。
3.按照权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是：所述的局部凹陷面4（）是圆形凹陷面（4a）。
4.按照权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是：所述的局部凹陷面（4）是长条形凹陷面（4b）。
5.按照权利要求1所述的太阳能集热器，其特征是：所述的局部凹陷面（4）是多边形凹陷面（4c）。
6.按照权利要求3所述的太阳能集热器，其特征是：所述的圆形凹陷面（）4a布置成正交的网格状或梅花状。
7.按照权利要求5所述的太阳能集热器，其特征是：所述的多边形凹陷面（4c）布置成正交的网格状或梅花状。
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