CN108458492A - 一种平板型太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平板型太阳能集热器，包括壳体和设在所述壳体内的吸热装置，所述壳体为蜂窝体结构；所述吸热装置包括多个并列平行设置的微通道板和两根设在所述微通道板两侧的集管，所述微通道板的顶端设有用于吸收太阳能的吸热材料涂层；每个所述微通道板内沿轴向等间隔设有多个允许流体流过的第一流道口，所述集管内部为中空结构，所述集管的一侧设有多个与所述第一流道口相通的第二流道口。本发明的目的在于提供一种平板型太阳能集热器，以解决现有技术中集热器传热效果差、热循环慢和集热器壳体刚度强度弱的问题。

Description

一种平板型太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能集热器技术领域，尤其涉及一种平板型太阳能集热器。

背景技术

太阳能集热器是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。

在制取生活热水的实际使用过程中，吸热体的传热能力决定了集热器的优劣，现常见的吸热体结构为管板式，通常由吸热板和流体通道经过激光焊接或超声波焊接而成，其传热方式为点或排管的微小面来传热，其传热效果差，另外排管的内径相对较大，介质通过排管时，传热效果差，温升慢，导致其介质换热循环慢；另外针对大尺寸集热器的制作时，使用常规的铝型材使得集热器壳体刚度强度弱，在增加型材厚度后集热器重量增加。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种平板型太阳能集热器，以解决现有技术中集热器传热效果差、热循环慢和集热器壳体刚度强度弱的问题。

本发明的技术方案为：一种平板型太阳能集热器，包括壳体和设在所述壳体内的吸热装置，所述壳体为蜂窝体结构；

所述吸热装置包括多个并列平行设置的微通道板和两根设在所述微通道板两侧的集管，所述微通道板的顶端设有用于吸收太阳能的吸热材料涂层；

每个所述微通道板内沿轴向等间隔设有多个允许流体流过的第一流道口，所述集管内部为中空结构，所述集管的一侧设有多个与所述第一流道口相通的第二流道口。

可选的，所述微通道板的底端连接有多根加强装置。

可选的，所述壳体包括边框和底板，所述底板设在所述边框的底端，所述吸热装置连接于所述边框中。

可选的，所述边框的顶端安装有框条，所述框条中安装有透明盖板。

可选的，所述框条包括四根互相连接的扣条，且相邻的两根所述扣条之间通过角码固定连接。

可选的，每个所述扣条的一侧均设有凹槽；所述边框包括第一连接板，所述第一连接板和所述透明盖板均卡入所述凹槽内。

可选的，所述透明盖板与所述第一连接板之间安装有第一密封装置。

可选的，所述吸热装置和所述底板之间设有保温层。

可选的，所述边框和底板内设有蜂窝芯。

可选的，所述边框的两侧各设有通孔，所述通孔内设有第二密封装置，所述集管穿过所述第二密封装置与所述边框连接。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明实施例的平板型太阳能集热器的壳体为蜂窝体结构，能增强壳体1的强度和平直度，不易变形，且重量更轻；

2、本发明实施例的第一流道口和第二流道口相通，便于热交换后的介质在第一流道口和第二流道口内流动，本吸热装置的传热面积大，太阳能辐射能量在微通道板和集管内部可顺利流通，从而提高了太阳能辐射能量在微通道板和集管内部之间的传热效率；

3、本发明实施例的各第一流道口内流动的介质和太阳能辐射能量进行热交换，介质吸收热量后循环速度快，能进一步的提高平板型太阳能集热器的换热效率；

4、本发明实施例通过在微通道板的底端连接有多根加强装置，增强吸热装置的强度和刚度；

5、本发明实施例的壳体包括边框和底板，底板设在边框的底端，吸热装置连接于边框中，由此可充分利用壳体的空间；

6、本发明实施例的边框的顶端安装有框条，框条中安装有透明盖板，可防止灰尘、雨雪等侵蚀吸热装置而导致吸热装置的损坏，从而可避免吸热装置的外露，提高了吸热装置的工作安全性；

7、本发明实施例的每根扣条的两侧均设有连接孔，角码的两端分别插入相邻的两根扣条的连接孔，从而能实现相邻的两根扣条之间的固定连接；通过在每根扣条的两侧设有连接孔，从而能更好的使角码进行定位；通过角码将相邻的扣条连接，方案结构简单，操作便捷，具有较高的实用性；

8、本发明实施例的凹槽对第一连接板和透明盖板起着承载支撑的作用，方便了透明盖板的提取和固定，且使得扣条的强度刚度增加，从而实现第一连接板和透明盖板的固定，而且第一连接板和透明盖板通过卡接方式卡入凹槽内，使用者操作起来方便快捷，从而提高了装配的工作效率；

9、本发明实施例的透明盖板的顶端与凹槽的顶端连接，透明盖板的底端与第一连接板的顶端之间连接有第一密封装置，从而能将透明盖板固定于扣条的凹槽中，并可起到密封作用；

10、本发明实施例的吸热装置和底板之间设有保温层，通过设置保温层，能避免吸热装置吸收到的太阳能辐射能量流动至集热器外，进而可避免造成热损耗；

11、本发明实施例的边框和底板内设有蜂窝芯，因此，边框和底板内部分隔成多个等面积的封闭空间，可阻止空气流动，使集热器内部热量受到极大的阻碍，起到隔热保温的效果，有效降低了热损耗；

12、本发明实施例的边框的两侧各设有通孔，通孔内设有第二密封装置，集管穿过所述第二密封装置与边框连接，通过采用第二密封装置，可大大提高集管在通孔中的密封性；

13、本发明实施例的壳体的边框和底板均采用蜂窝体结构，一方面提高壳体的硬度和强度，另一方面起到隔热保温的效果，边框的四周无需额外的增设保温材料；另外针对底板散热面积大于边框散热面积的特点，在底板与吸热装置之间增设保温层，通过保温层与蜂窝体结构的底板起到双重保温的作用，集热器的保温效果更佳。

附图说明

图1是本发明的平板型太阳能集热器的结构示意图。

图2是本发明的平板型太阳能集热器的剖视图。

图3是本发明的边框和扣条装配的结构示意图。

图4是本发明的扣条的结构示意图。

图5是本发明的边框的结构示意图。

图6是本发明的吸热装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；11、框条；12、边框；121、第一连接板；122、第二连接板；123、第一侧板；13、底板；131、第三连接板；132、第四连接板；2、吸热装置；21、微通道板；22、集管；23、第一流道口；24、第二流道口；25、加强装置；3、角码；4、透明盖板；5、蜂窝芯；6、第一密封装置；7、第二密封装置；8、保温层；9、凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、2、5和6所示，本发明实施例提供的一种平板型太阳能集热器，包括壳体1和设在壳体1内的吸热装置2，壳体1为蜂窝体结构；

吸热装置2包括多个并列平行设置的微通道板21和两根设在微通道板21两侧的集管22，微通道板21的顶端设有用于吸收太阳能的吸热材料涂层；

每个微通道板21内沿轴向等间隔设有多个允许流体流过的第一流道口23，集管22内部为中空结构，集管22的一侧设有多个与第一流道口23相通的第二流道口24。

基于上述设置，本发明的一种平板型太阳能集热器，包括壳体1，壳体1为蜂窝体结构，通过将壳体1设为蜂窝体结构，能增强壳体1的强度和平直度，不易变形，且相比于目前在制作大尺寸集热器时，由于现有的大尺寸集热器内没有安装蜂窝结构，本发明的具有蜂窝体结构的壳体1重量更轻，从而解决了现有技术中常规的铝型材使得集热器壳体1刚度强度弱，和增加型材后的集热器重量增加的问题；

吸热装置2包括多个并列平行设置的微通道板21和两根设在微通道板21两侧的集管22，集管22内部为中空结构，微通道板21的顶端设有用于吸收太阳能的吸热材料涂层，吸收太阳能的吸热材料涂层吸收太阳辐射能量，而第一流道口23和第二流道口24联通，介质可通过第一流道口23和第二流道口24可在微通道板21和集管22内部进行流通，因此，吸收到的太阳能辐射能量传输到设在微通道板21内的第一流道口23内，太阳能辐射能量与第一流道口23内的介质进行热交换，热交换后的介质在第一流道口23和第二流道口24内流动，相比于现有技术中传统的管板式集热器通过超声波焊接或者激光焊接将排管与吸热装置2连接在一起后，太阳能辐射能量通过某一点或者某一个面进行热量的传输，传热效率低，从而本实施例的吸热装置2的传热面积大，太阳能辐射能量在微通道板21和集管22内部可顺利流通，从而提高了太阳能辐射能量在微通道板21和集管22内部之间的传热效率；

相对于现有技术中管板式吸热体的单条排管仅有一条允许太阳能辐射能量通过的通道，且通道的直径较大，太阳能辐射能量与通道内的介质进行热交换的效率较低，循环速度较慢，因此，在流通相同体积的介质时，本方案中的每个微通道板21由于设有多个第一流道口23，则介质可在多个第一流道口23中流动，从而相对于介质只在一个通道中流动来说，本实施例各第一流道口23内流动的介质均可与太阳能辐射能量进行热交换，使得介质吸收热量后循环速度更快，能进一步的提高本实施例的平板型太阳能集热器的换热效率。

本实施例中，如图2和6所示，微通道板21和集管22的材质可为金属材料，且对微通道板21和基管22进行防锈处理，由于微通道板21和集管22内流动着介质，介质为液体，则通过将微通道板21和集管22的材质进行防锈处理后，能防止由于液体在微通道板21和集管22中的长期流动而导致微通道板21和集管22受到腐蚀，且微通道板21和集管22的材质可为金属材料，能进一步提高微通道板21和集管22的强度和刚度，金属材料可以为铝、铜或者不锈钢，本发明不以为限，使用者可根据需要进行选择。

本实施例中，如图2和6所示，微通道板21的厚度在1.3～2.5mm之间，相比于现有技术中的吸热板的厚度，本实施例的微通道板21的厚度大大减小了，实现了吸热装置2的轻量化，且微通道板21为介质与太阳能辐射能量热交换提供了空间，微通道板21的厚度越小，热交换的效率越高。

本实施例中，如图6所示，第一流道口23的水力学直径在0.6mm～1mm之间，相比于在现有技术中，介质在吸热装置中的容腔流动时，由于吸热装置的容腔过于太大，太阳能辐射能量与介质的热交换效率较低，热交换效果不理想，而在本实施例中，第一流道口23的水力学直径相对较小，介质在第一流道口23内的流动相对较缓慢且介质在第一流道口23内的分布也较为密集，因此，介质在第一流道口23内与太阳能辐射能量进行热交换，介质与太能能辐射能量的热交换效率更高。

本实施例中，如图6所示，微通道板21的底端连接有多根加强装置25，本实施例中具有三根加强装置25，当然，使用者可根据需要设计加强装置25的数量，本发明不以为限；由于微通道板21和集管22内流动着介质，因此微通道板21和集管22需承受一定的负荷，而通过设置加强装置25，加强装置25能承受一定的负荷，从而能增强吸热装置2的强度和刚度，其中，加强装置25的类型可以为加强筋或者加强板，本实施例的加强装置25优选为加强筋。

本实施例中，如图1所示，壳体1包括边框12和底板13，底板13设在边框12的底端，吸热装置2连接于边框12中，通过设置边框12，能在吸热装置2的四个侧面处形成一定的保护空间，使得吸热装置2的四个侧面受到一定的保护，且通过设置底板13，对吸热装置2起到一定的承载支撑的作用，边框12和底板13形成壳体1，壳体1形成可放置吸热装置2的空间，由此可充分利用壳体1的空间。

本实施例中，如图1所示，边框12的顶端安装有框条11，框条11中安装有透明盖板4，框条11对透明盖板4起着承载支撑的作用，防止透明盖板4与吸热装置2直接接触，而且由于透明盖板4位于吸热装置2的上方，则能够在保证太阳辐射能量有效通过的前提下保护吸热装置2，可防止灰尘、雨雪等侵蚀吸热装置2而导致吸热装置2的损坏，从而可避免吸热装置2的外露，提高了吸热装置2的工作安全性。

本实施例中，如图1所示，框条11包括四根互相连接的扣条，从而框条11形成紧凑的结构，且相邻的两根扣条之间通过角码3固定连接，每根扣条的两侧均设有连接孔，角码3的两端分别插入相邻的两根扣条的连接孔，从而能实现相邻的两根扣条之间的固定连接；通过在每根扣条的两侧设有连接孔，从而能更好的使角码3进行定位；通过角码3将相邻的扣条连接，方案结构简单，操作便捷，具有较高的实用性。

本实施例中，如图2和5所示，每个扣条的一侧均设有凹槽9，边框包括第一连接板121，第一连接板121和透明盖板4均卡入凹槽9内，凹槽9对第一连接板121和透明盖板4起着承载支撑的作用，方便了透明盖板4的提取和固定，且使得扣条的强度刚度增加，从而实现第一连接板121和透明盖板4的固定，而且第一连接板121和透明盖板4通过卡接方式卡入凹槽9内，使用者操作起来方便快捷，从而提高了装配的工作效率。

本实施例中，如图3和4所示，透明盖板4与第一连接板121之间安装有第一密封装置6，其中，透明盖板4的顶端与凹槽9的顶端连接，透明盖板4的底端与第一连接板121的顶端之间连接有第一密封装置6，从而能将透明盖板4固定于扣条的凹槽9中，并可起到密封作用；第一密封装置6可以为橡胶条、玻璃幕墙密封粘接胶或者改性硅烷密封剂等；上述第一密封装置6的材料容易获取，且成本较低，大大提高了透明盖板4的固定效果和密封性。

本实施例中，如图1和2所示，吸热装置2和底板13之间设有保温层8，通过设置保温层8，能避免吸热装置2吸收到的太阳能辐射能量流动至集热器外，进而可避免造成热损耗。且进一步的是，壳体1的边框12和底板13均采用蜂窝体结构，一方面提高壳体1的硬度和强度，另一方面起到隔热保温的效果，边框12的四周无需额外的增设保温材料；另外针对底板13的散热面积大于边框12的散热面积的特点，在底板12与吸热装置2之间增设保温层，通过保温层9与蜂窝体结构的底板起到双重保温的作用，集热器的保温效果更佳。该保温层8的材质可以为玻璃棉毡、岩棉、酚醛泡沫或聚酯纤维，本发明不以为限，使用者可根据需要进行选择。

本实施例中，如图1-3所示，透明盖板4的类型可以为塑料盖板或者玻璃盖板，塑料盖板和玻璃盖板都能保证太阳能辐射能量有效通过。

本实施例中，如图2、3和5所示，边框12和底板13内设有蜂窝芯5，本实施例的边框12可由四个边框体组成，每个边框体包括第一连接板121、第二连接板122和两个第一侧板123，第一侧板123的顶端和底端分别连接第一连接板121和第二连接板122，两个第一侧板123之间连接有蜂窝芯5，其中，蜂窝芯5可平行于两个第一侧板123之间设置或者垂直于两个第一侧板123之间设置；

本方案中底板13由第三连接板131和与第三连接板131平行设置的第四连接板132组成，第三连接板131和第四连接板132之间连接有蜂窝芯5，其中，蜂窝芯5可在第三连接板131和第四连接板132之间垂直设置；因此，将边框12和底板13内设有蜂窝芯5后，边框12和底板13内部分隔成多个等面积的封闭空间，可阻止空气流动，使集热器内部热量受到极大的阻碍，起到隔热保温的效果，有效降低了热损耗。

本实施例中，如图1和2所示，边框12的两侧各设有通孔，通孔内设有第二密封装置7，集管22穿过第二密封装置7与边框12连接由此，通过采用第二密封装置7，可大大提高集管22在通孔中的密封性；本实施例在将吸热装置2固定至边框12时，只需将集管22穿过第二密封装置7与边框12即可实现安装固定，其安装比较方便。第二密封装置7可为胶圈，胶圈容易获取，且成本较低。

本实施例中，吸热材料涂层可以为阳极氧化涂层、磁控溅射蓝膜、电镀黑铬或涂料涂层，上述四种材料的热稳定性和抗高温性能好，使用者可根据实际需要对吸热材料涂层的类型进行选择，本发明不以为限。

本实施例中，如图2、3和5所示，蜂窝芯5结构的形状可以为六角形、矩形、圆管形、波纹形或三角形等，本发明不以为限，使用者可根据需要进行设计。

综上，本发明实施例相对于现有技术，具有以下优点：

1、本发明实施例的平板型太阳能集热器的壳体1为蜂窝体结构，能增强壳体1的强度和平直度，不易变形，且重量更轻；

2、本发明实施例的第一流道口23和第二流道口24相通，便于热交换后的介质在第一流道口23和第二流道口24内流动，本吸热装置2的传热面积大，太阳能辐射能量在微通道板21和集管22内部可顺利流通，从而提高了太阳能辐射能量在微通道板21和集管22内部之间的传热效率；

3、本实施例的各第一流道口23内流动的介质和太阳能辐射能量进行热交换，介质吸收热量后循环速度快，能进一步的提高平板型太阳能集热器的换热效率。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种平板型太阳能集热器，其特征在于，包括壳体和设在所述壳体内的吸热装置，所述壳体为蜂窝体结构；

所述吸热装置包括多个并列平行设置的微通道板和两根设在所述微通道板两侧的集管，所述微通道板的顶端设有用于吸收太阳能的吸热材料涂层；

每个所述微通道板内沿轴向等间隔设有多个允许流体流过的第一流道口，所述集管内部为中空结构，所述集管的一侧设有多个与所述第一流道口相通的第二流道口。

2.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述微通道板的底端连接有多根加强装置。

3.如权利要求1所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述壳体包括边框和底板，所述底板设在所述边框的底端，所述吸热装置连接于所述边框中。

4.根据权利要求3所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述边框的顶端安装有框条，所述框条中安装有透明盖板。

5.如权利要求4所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述框条包括四根互相连接的扣条，且相邻的两根所述扣条之间通过角码固定连接。

6.如权利要求5所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，每个所述扣条的一侧均设有凹槽，所述边框包括第一连接板，所述第一连接板和所述透明盖板均卡入所述凹槽内。

7.如权利要求6所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述透明盖板与所述第一连接板之间安装有第一密封装置。

8.如权利要求3所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述吸热装置和所述底板之间设有保温层。

9.如权利要求3所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述边框和底板内设有蜂窝芯。

10.如权利要求3所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述边框的两侧各设有通孔，所述通孔内设有第二密封装置，所述集管穿过所述第二密封装置与所述边框连接。