CN202101433U - 全真空平板太阳能集热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种太阳能集热器，包括太阳能热交换体和腔室其特征在于：太阳能热交换体包括一根进液总管和一根出液总管，它们至少由两根吸热管将它们沟通；一块吸热板与各吸热管的吸热面紧密接触；所述的腔室为真空室，太阳能热交换体置于真空室中；真空室由面板、底板及沿它们周边的金属框组成，面板为玻璃，底板为玻璃或金属板，所述的玻璃周边是粘为一体的金属带，所述的密封是通过面板和底板周边金属材料的焊接；面板与底板之间设有定位支架和支撑体组成的定位装置；支撑体由定位支架固定，支撑体穿过与吸热板中的对应孔支撑于面板与底板之间；真空室的真空度为1.33×10-1～1.33×10-5Pa。

Description

全真空平板太阳能集热器
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能集热器，尤其是一种全真空平板太阳能集热器。
背景技术
太阳能是一种高效能源，且不会造成环境污染，随着科技的发展，太阳能的应用领域越来越广。
在诸多太阳能应用领域中，太阳能集热器是较早被人们应用的，有聚焦式的太阳能集热器，也有吸热式太阳能集热器，尤以吸热式太阳能集热器应用更为广泛。
在吸热式太阳能集热器中，有一种是采用高效吸热管，是由两不同直径的玻璃盲管套装，开头端火焰烧融封接抽真空制成。，这种加热管，其采用的玻璃管在运输、安装和使用的过程中极易损坏，且安装时由于管间存在间隙，使单位面积吸热效率下降。还有一种是传统的平板式集热器，它主要是通过集热板吸收太阳的热量，直接传递一组水管，使水管中的液体获得热量。这种太阳能热交换体，结构虽然简单，但大量吸收的热能通过透光面板重新散失，所以效率不高。
无论是哪种集热器，其太阳能热交换体都是暴露在自然环境中，在空气的对流中传导中，往往会损失一部分部分热量，影响太阳能的利用率。
如何提高太阳能的利用率，一直是本领域长期关注的课题。据申请人所知，将整个太阳能集热单元置于真空绝热环境中，目前未见报道。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对目前太阳能热交换体存在的加工成本，或热效率不高，或体积过大，或使用中组合拼装困难等一系列问题，提供一种新的全真空平板太阳能集热器。
本实用新型的目的是这样实现的：一种全真空平板太阳能集热器，包括太阳能热交换体和腔室其特征在于：
a)所述的太阳能热交换体包括一根进液总管和一根出液总管，进液总管和出液总管至少由两根吸热管将它们沟通；一块吸热板与各吸热管的吸热面紧密接触；所述的腔室为真空室，太阳能热交换体置于真空室中，进液总管和出液总管至少有一端伸出真空室；
b)所述真空室包括几何形状相同的面板、底板，以及沿它们周边设置的截面为矩形的金属框，所述的面板为玻璃，所述的底板为玻璃或金属板，所述的玻璃周边是粘为一体的金属带，金属带向外延伸，超越玻璃的边沿；真空室的密封是通过面板和底板中玻璃周边的金属带与金属框之间的焊接，或面板中玻璃周边的金属带以及作为底板的金属板与金属框之间的焊接；
c)面板与底板之间还设有支撑装置，所述的支撑装置由定位支架和支撑体组成，定位支架位于吸热管与底板之间，所述的支撑体均匀分布在相邻吸热管的缝隙中；
d)所述的吸热板上设有与支撑体对应的孔，支撑体由定位支架固定，支撑体穿过与吸热板中的对应孔支撑于面板与底板之间；
e)真空室的真空度为1.33×10-1～1.33×10-5Pa。
在本实用新型中，所述的吸热板与各吸热管的吸热面紧密接触是指：吸热板与各吸热管的吸热面通过焊接固为一体，或吸热板与各吸热管铸为一体。
在本实用新型中，通过焊接固为一体或铸为一体的吸热板和吸热管的实际厚度小于30mm。
在本实用新型中，所述的用于面板的玻璃为光透性高的无铅玻璃，玻璃周边通过低熔点玻璃与金属带粘为一体。
在本实用新型中，向外延伸超越玻璃的一段金属带中含有能量吸收区和焊接区，焊接区位于金属带的外端，能量吸收区位于焊接区与玻璃边沿之间，所述的能量吸收区为波纹状或折线状。
在本实用新型中，所述的真空室中放置有吸气剂或真空度检测探头。
在本实用新型中，加工金属框的型材截面为中空矩形，在中空的矩形截面中，面向真空室的壁上设有气槽或气孔，所述的吸气剂或真空度检测单元的探头设在矩形的中空区域。
在本实用新型中，在全真空平板太阳能集热器周边还设有铝合金边框，铝合金边框的型材截面为“]”形，面板和底板周边的金属框嵌装于铝合金边框中。
在本实用新型中，所述的金属框嵌入铝合金边框时，金属框与铝合金边框之间设有绝热层。
本实用新型的优点在于：由于本发明将整个太阳能集热单元置于真空保温空腔中，消除了集热器内气体对流散热，有效地隔离了集热单元对面板和底板的热量传导，大大提高了集热器的热效率。以面板为例，即便是集热单元吸热部分的温度达到300度，作为面板的玻璃，其表面实测温度相对于环境温度的温升也不会超过30度；由于在面板的玻璃周边设有固为一体的金属带，尤其是金属带上还设有能量吸收区，不仅有效地解决了局部热胀冷缩和急冷急热而导致的玻璃炸裂以及对周边密封的不良影响，而且有效地解决了平板集热器无法在高温状态工作的难题；由于吸热板与各吸热管的吸热面通过焊接固为一体，或吸热板与各吸热管铸为一体，结构紧凑，集热单元的厚度可以控制在30mm以下；由于本发明主要利用了真空绝热功能，可以避免使用大量的保温材料，减少或避免维护过程中因更换保温材料而造成的环境污染；由于全真空平板太阳能集热器周边还设有铝合金边框，可以避免搬运和安装过程中对集热器造成的损坏。
附图说明
图1是周边含有金属带的玻璃的截面结构示意图；
图2是一种周边金属带中能量吸收区和焊接区的玻璃示意图；
图3是另一种周边金属带中能量吸收区和焊接区的玻璃示意图；
图4是又一种周边金属带中能量吸收区和焊接区的玻璃示意图；
图5是一种真空室结构示意图；
图6是另一种真空室结构示意图；
图7是真空室中的支撑装置结构示意图；
图8是真空室中太阳能热交换体的结构示意图；
图9是本发明的一个实施例结构示意图。
图中：1、玻璃，2、金属带，3、低熔点玻璃，4、铝合金边框，5、金属框，6、真空室，7、支撑体，8、吸热板，9、金属板，10、定位支架，11、吸热管，12、吸气剂，13、探头，14、进液总管，15、出液总管。
具体实施方式
由图1可见，本实用新型使用的玻璃是在玻璃1作为设有固为一体的金属带2，金属带2向外延伸，超越玻璃1的边沿。在本实施例中，玻璃1采用透光性好的无铅玻璃，玻璃与金属带2之间通过低熔点玻璃粘为一体。
图2与图1的区别在于，向外延伸超越玻璃1的一段金属带2中含有能量吸收区和焊接区，焊接区位于金属带的外端，能量吸收区位于焊接区与玻璃边沿之间，所述的能量吸收区为折线状。
图3与图2的区别在于，所述的能量吸收区为波纹状。
图4与图2的区别在于，所述的能量吸收区为另一种形式的折线状。
由5可见，真空室6包括面板、底板和金属框5，在本实施例中，所述的面板和底板均采用如图2所示的玻璃1和金属框5组成，真空室6通过玻璃1周边的金属带2中焊接区与金属框5焊接，真空室6中设有均匀分布有支撑体7；此外，加工金属框5的型材截面为中空矩形，在中空的矩形截面中，面向真空室5的壁上设有气槽或气孔，在矩形的中空区域中还设有真空度检测单元的探头13。
图6与图5的区别仅在于，组成真空室5的底板选择的是金属板9，因此，所述的金属框5的下边是与金属板焊接的。本实施例中，金属底板采用的是不锈钢板。具体实施时，为了防止金属底板导致热量损失，也可以在金属底板的下表面粘贴保温材料。
无论是图5还是图6，真空室，6的真空度为1.33X10～10-2Pa。
由图7可见，支撑装置包括定位支架10和支撑体7，支撑体7定位于定位支架10中。
由图8可见，太阳能热交换体包括包括一根进液总管14和一根出液总管15，进液总管14和出液总管15至少由两根吸热管11将它们沟通；一块吸热板8与各吸热管11的吸热面紧密接触。在本实施例中，吸热板8上还设有与支撑体对应的孔，所述的孔位于相邻吸热管11之间。具体实施时，所述的吸热板8与各吸热管11的吸热面可以通过焊接固为一体，也可以将吸热板8与各吸热管11铸为一体。
图9是将图5、图7和图8组装的实施方式，由图可见，太阳能热交换体无铅置于真空室6中，支撑装置的定位支架10位于位于吸热管11与底板之间，所述的支撑体7均匀分布在相邻吸热管11的缝隙中；支撑体7由定位支架固定后，穿过与吸热板8中的对应孔支撑于面板与底板之间，组装时，进液总管14和出液总管15都至少有一端伸出真空室6。
在本实施例中，所述的面板和底板都是采用图2所示的玻璃1，为了确保真空室6的真空度，在真空室6中还放置了吸气剂12。
在本实施例中，在全真空平板太阳能集热器周边还设有铝合金边框4，铝合金边框4的型材截面为“]”形，面板和底板周边的金属框5嵌装于铝合金边框4中。
具体实施时，为了防止金属框5的热量损失，在金属框5嵌入铝合金边框4时，金属框5与铝合金边框4之间可以设有绝热层。
以上各实施例不是对本实用新型的具体限制，只要本领域的普通工作人员，结合本领域的基本常识，在本发明实施例的启示下进行非结构性的改进，例如所述的改进仅限于对支撑体4材质及固定方式的选择，或对吸气剂8和真空度检测单元的探头9放置位置的变化，或对金属带2、金属框5、底板中金属板9的材质、形状、功能组合以及吸气剂8类型的变化，仍然落入本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种全真空平板太阳能集热器，包括太阳能热交换体和腔室，其特征在于：
a)所述的太阳能热交换体包括一根进液总管和一根出液总管，进液总管和出液总管至少由两根吸热管将它们沟通；一块吸热板与各吸热管的吸热面紧密接触；所述的腔室为真空室，太阳能热交换体置于真空室中，进液总管和出液总管都至少有一端伸出真空室；
b)所述真空室包括几何形状相同的面板、底板，以及沿它们周边设置的截面为矩形的金属框，所述的面板为玻璃，所述的底板为玻璃或金属板，所述的玻璃周边是粘为一体的金属带，金属带向外延伸，超越玻璃的边沿；真空室的密封是通过面板和底板中玻璃周边的金属带与金属框之间的焊接，或面板中玻璃周边的金属带以及作为底板的金属板与金属框之间的焊接；
c)面板与底板之间还设有支撑装置，所述的支撑装置由定位支架和支撑体组成，定位支架位于面板与底板之间，所述的支撑体均匀分布在相邻吸热管的缝隙中；
d)所述的吸热板上设有与支撑体对应的孔，支撑体由定位支架固定，支撑体穿过与吸热板中的对应孔支撑于面板与底板之间；
e)真空室的真空度为1.33×10-1～1.33×10-5Pa。
2.根据权利要求1所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：所述的吸热板与各吸热管的吸热面紧密接触是指：吸热板与各吸热管的吸热面通过焊接固为一体，或吸热板与各吸热管铸为一体。
3.根据权利要求2所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：通过焊接固为一体或铸为一体的吸热板和吸热管的实际厚度小于30mm。
4.根据权利要求1所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：所述的用于面板的玻璃为光透性高的无铅玻璃，玻璃周边通过低熔点玻璃与金属带粘为一体；或玻璃周边通过镀膜后与金属带用低熔点金属焊料粘为一体。 
5.根据权利要求1所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：向外延伸超越玻璃的一段金属带中含有能量吸收区和焊接区，焊接区位于金属带的外端，能量吸收区位于焊接区与玻璃边沿之间，所述的能量吸收区为波纹状或折线状。
6.根据权利要求1所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：所述的真空室中放置有吸气剂或真空度检测探头。
7.根据权利要求6所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：加工金属框的型材截面为中空矩形，在中空的矩形截面中，面向真空室的壁上设有气槽或气孔，所述的吸气剂或真空度检测单元的探头设在矩形的中空区域。
8.根据权利要求1～7之一所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：在全真空平板太阳能集热器周边还设有铝合金边框，铝合金边框的型材截面为“]”形，面板和底板周边的金属框嵌装于铝合金边框中。
9.根据权利要求8所述的全真空平板太阳能集热器，其特征在于：所述的金属框嵌入铝合金边框时，金属框与铝合金边框之间设有绝热层。 
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