CN201748689U - 平板型太阳能集热器及其板芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板芯，用于平板型太阳能集热器，具体可以是管板式板芯或蛇管式板芯，包括吸热板和焊接在所述吸热板上的排管，所述排管具有与所述吸热板板面相接触的焊接平面，在横截面上可以呈“D”字形、矩形、三角形、开口闭合的“C”字形或开口闭合的“U”字形等形状。本实用新型还公开了一种设有上述板芯的平板型太阳能集热器。

Description

平板型太阳能集热器及其板芯

技术领域

本实用新型涉及太阳能设备技术领域，尤其涉及平板型太阳能集热器的吸热板芯。本实用新型还涉及包括上述板芯的平板型太阳能集热器。

背景技术

目前，太阳能的利用主要有光热转换和光电转换两种方式，平板型太阳能集热器便是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的光热转换装置，它是吸热体基本为平板形状的非聚光型集热器。

平板型太阳能集热器在国内的起步时间并不比真空管集热器晚，但是在早期阶段，由于选材的原因导致其热能转换率低下，同时系统的粗放型设计造成使用效果非常差且受季节限制，严重影响了平板型太阳能集热器在人们心目中的印象，进而影响了市场占有率。

近几年受到欧洲高效平板集热器技术的影响，国内平板型太阳能集热器的设计得到了极大的完善与提高，越来越多地受到市场的关注，因而设计和生产高效平板型太阳能集热器成为太阳能设备的一个重要发展方向。

平板型太阳能集热器主要由边框、玻璃盖板、吸热板芯、保温棉、背板及其它零部件组成，其吸热板芯根据结构的不同，大体上可分为管板式板芯和蛇管式板芯两种主要类型。

管板式板芯包括一对相互平行且彼此分开的集流管，若干根两端分别与两个集流管的内腔连通的相互平行的排管，所述集流管和排管整体焊接在吸热板同一侧的板面上，所述集流管上设有若干用于连接排管的孔，所述孔和排管的两端相连接，组装后整个吸热板大体上呈扁平的板状结构，所述集流管形成横向的流体通道，所述排管形成纵向排列的流体通道。工作时，阳光透过透明盖板照射在表面有涂层的吸热板，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。

蛇管式板芯由一根连续折弯成蛇形的排管直接焊接在吸热板的板面上形成，与管板式板芯相比，省去了两根上下平行的集流管，其排管的两端分别为流体入口和流体出口，工作原理与管板式板芯大体相同，只是在流体的通道设计上有所区别。

平板型太阳能集热器的每个部件都会影响集热器的热性能，重视每个部件的设计与选择是保证集热器性能的前提条件；而吸热板芯作为重要的热量转化和传递部件，其结构和性能的优劣会直接影响平板型太阳能集热器的热性能。

现有管板式板芯和蛇管式板芯的排管大多都为圆管，焊接时与吸热板的接触方式为线面接触，热量传递接触面积小，热阻大，热量传递性能差，导致集热器的热性能较低；同时，线面接触的焊接质量差，不利于排管和吸热板的结合。

因此，如何提高平板型太阳能集热器吸热板芯的传热性能和结构强度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种平板型太阳能集热器的板芯。该板芯通过改变排管的截面形状，增大了排管与吸热板的接触面积，减小了热租，提高了传热性能，同时，还提高了板芯的焊接质量和结构强度。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述板芯的平板型太阳能集热器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种板芯，用于平板型太阳能集热器，包括吸热板和焊接在所述吸热板上的排管，所述排管具有与所述吸热板板面相接触的焊接平面。

优选地，所述排管具体为圆管，其管身侧面具有至少一个扁平的焊接平面。

优选地，所述排管在横截面上呈“D”字形。

优选地，所述排管在横截面上呈矩形或三角形。

优选地，所述吸热板芯为管板式板芯。

优选地，所述管板式板芯的集流管具有与所述吸热板板面相接触的焊接平面。

优选地，所述吸热板芯为蛇管式板芯。

优选地，所述吸热板的板面上覆盖有选择性吸收涂层。

本实用新型还提供一种平板型太阳能集热器，包括边框、玻璃盖板、吸热板芯以及背板，所述吸热板芯封装在所述玻璃盖板和背板之间，其与背板之间设有保温材料，所述吸热板芯具体为上述任一项所述的板芯。

优选地，所述吸热板芯的排管位于其吸热板下面。

本实用新型所提供的板芯在现有技术的基础上作了进一步改进，改进后所述板芯的排管具有能够与所述吸热板紧密贴合在一起的平面。这样，所述排管便不再以线面接触的方式与所述吸热板焊接在一起，而是以面面接触的方式与吸热板相结合，一方面增大了所述排管与吸热板的传热面积，减小了热阻，有利于热量的传递，提高了传热性能；另一方面较大的接触面积可提高所述排管和吸热板的焊接质量，从而增强两者之间的结构强度。

在一种具体实施方式中，所述排管在横截面上呈“D”字形。从理论上来讲，在设计所述排管的具体结构时，只要所述排管有至少一个平面与吸热板相接触即可。但是，当平板型太阳能集热器工作时，其流道需要承受一定压力，因此并不是所有具有平面的管材都适用，而“D”字形既具有与吸热板相接触的平面，又具有十分耐压的弧形结构，因此是较为适宜的。

本实用新型所提供的平板型太阳能集热器包括上述板芯，由于上述板芯具有上述技术效果，具有该板芯的平板型太阳能集热器也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型所提供板芯的一种具体实施方式的轴测视图；

图2是图1所示板芯的单根排管与吸热板相结合的局部示意图；

图3是图1所示板芯的主视图；

图4是图3所示板芯的A-A视图；

图5是图4所示板芯I部位的局部放大示意图；

图6是本实用新型所提供板芯的另一种具体实施方式的主视图；

图7是图6所示板芯的B-B视图；

图8是图6所示板芯II部位的局部放大示意图。

图中：

1.排管  1-1.平面  2.集流管  3.吸热板  1′.排管  3′.吸热板

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种吸热板芯。该板芯通过改变排管的截面形状，增大了排管与吸热板的接触面积，减小了热租，提高了传热性能，同时，还提高了板芯的焊接质量和结构强度。本实用新型的另一核心是提供一种设有上述板芯的平板型太阳能集热器。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

本文中的“上、下、左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，仅是为了便于描述，不应将其视为对保护范围的绝对限定。

请参考图1至图5，图1是本实用新型所提供板芯的一种具体实施方式的轴测视图；图2是图1所示板芯的单根排管与吸热板相结合的局部示意图；图3是图1所示板芯的主视图；图4是图3所示板芯的A-A视图；图5是图4所示板芯I部位的局部放大示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的板芯为管板式结构，主要由三大部分组成，分别是排管1、集流管2和吸热板3。

两根集流管2相互平行且彼此分开一定距离，其间设有多根相互平行的排管1，排管1的两端分别与上下集流管2的内腔连通，集流管2和排管1整体焊接在吸热板3同一侧的板面上，排管1形成纵向排列的流体通道，集流管2形成横向的流体通道，其中一根集流管一端的管口设置为进口，另一根集流管一端的管口设置为出口，工作时，传热工质从集流管2的进口流入板芯，在流经各排管1完成吸热后从集流管2的出口离开板芯。

排管1在横截面上呈“D”字形，其管身一侧具有一压扁的平面1-1，排管1通过此平面与吸热板3面面接触并焊接在一起，实际制作时，先将“D”字形排管1与集流管2焊接形成流道，然后再与吸热板3焊接成型。

如图所示，排管1便不再以线面接触的方式与所述吸热板3焊接在一起，而是以面面接触的方式与吸热板3相结合。这样的结构，一方面可增大排管1与吸热板3的传热面积，减小了热阻，有利于热量的传递，提高传热性能；另一方面较大的接触面积可提高排管1和吸热板3的焊接质量，从而增强两者之间的结构强度。

当然，排管1的截面形状并不局限于“D”字形，具有焊接平面的管材有很多种，其截面还可以是矩形、三角形、类似“D”字形、开口闭合的“C”字形或开口闭合的“U”字形等等。

从理论上来讲，在设计排管的具体结构时，只要排管有至少一个平面能够与吸热板相接触即可。但是，考虑到平板型太阳能集热器工作时，其流道需要承受一定压力，因此并不是所有具有平面的管材都适用，而“D”字形既具有与吸热板相接触的平面，又具有十分耐压的弧形结构，因此是较为适宜的。

传热工质与吸热板3的热交换不仅在排管1中完成，在集流管2中同样会继续吸热，为了进一步提高流道与吸热板3的接触面积，可将集流管2也设计成带有焊接平面的结构。由于集流管2需要与其它部件相连接，其向外伸出的两端可保留原有的圆形结构，以便于连接。

请参考图6、图7、图8，图6是本实用新型所提供板芯的另一种具体实施方式的主视图；图7是图6所示板芯的B-B视图；图8是图6所示板芯II部位的局部放大示意图。

在另一种具体实施方式中，本实用新型所提供的板芯为蛇管式结构，主要由两大部分组成，分别是排管1′和吸热板3′。

与上述管板式板芯不同，蛇管式板芯仅由一根连续折弯成蛇形的排管1′直接焊接在吸热板3′的板面上形成，与管板式板芯相比，省去了两根上下平行的集流管，其排管1′的两端分别为流体进口和流体出口，工作时，传热介质从排管1′的一端进入板芯，沿蛇形流道经过板芯完成吸热后从排管1′的另一端离开板芯。

排管1′在横截面上呈“D”字形，其管身一侧具有一压扁的平面，排管1′通过此平面与吸热板3′面面接触并焊接在一起，可获得的有益效果与上述管板式板芯相同，这里就不再重复描述。

上述两种板芯的吸热板板面上可覆盖一层选择性吸收涂层。这是一种在一定波长范围内，反射比、吸收比、透射比和发射率等光学性能随入射辐射波长不同有显著变化的材料表面，例如，吸热板的选择性表面对短波辐射的吸收比高而长波辐射发射率低。

除了上述板芯，本实用新型还提供一种平板型太阳能集热器，主要由边框、玻璃盖板、吸热板芯以及背板等部件组成，其中边框用于保护及固定吸热体、透明盖板和隔热体，玻璃盖板的作用为透过太阳辐射、阻止长波辐射透出、降低吸热板热损以及减少环境对集热器的影响，吸热板芯封装在玻璃盖板和背板之间，其与背板之间隔热体为保温材料，可抑制吸热体向周围环境散热，吸热板芯具体为上述管板式板芯或蛇管式板芯，其余结构请参考现有技术，本文不再赘述。

正常使用时，板芯的吸热板在上面，排管在下面。这样，吸热板吸收太阳辐射得到的热量，通过与排管的接触传递给流道中的传热工质，传热工质通过系统循环管路将热量传递出去，从而实现平板集热器的集热传热功能。

以上对本实用新型所提供的平板型太阳能集热器及其板芯进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种板芯，用于平板型太阳能集热器，包括吸热板和焊接在所述吸热板上的排管，其特征在于，所述排管具有与所述吸热板板面相接触的焊接平面。

2.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述排管具体为圆管，其管身侧面具有至少一个扁平的焊接平面。

3.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述排管在横截面上呈“D”字形。

4.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述排管在横截面上呈矩形或三角形。

5.根据权利要求1至4任一项所述的板芯，其特征在于，所述吸热板芯为管板式板芯。

6.根据权利要求5所述的板芯，其特征在于，所述管板式板芯的集流管具有与所述吸热板板面相接触的焊接平面。

7.根据权利要求1至4任一项所述的板芯，其特征在于，所述吸热板芯为蛇管式板芯。

8.根据权利要求1至4任一项所述的板芯，其特征在于，所述吸热板的板面上覆盖有选择性吸收涂层。

9.一种平板型太阳能集热器，包括边框、玻璃盖板、吸热板芯以及背板，所述吸热板芯封装在所述玻璃盖板和背板之间，其与背板之间设有保温材料，其特征在于，所述吸热板芯具体为上述权利要求1至8任一项所述的板芯。

10.根据权利要求9所述的平板型太阳能集热器，其特征在于，所述吸热板芯的排管位于其吸热板下面。

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