CN203083183U - 平板太阳能集热器的管板式板芯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平板太阳能集热器的管板式板芯装置，属于平板太阳能集热器技术领域。包括一对管径较大的圆形导流集管、复数根管径较小的吸热排管和表面具有吸收层的一平板吸热板，导流集管间隔设置有复数个承接圆环，吸热排管为具有平顶面的异形管，其有较长的主体中段和较短且同向的两折弯段，折弯段端口均具有圆形插接口，圆形插接口分别插置于对应的承接圆环中并钎焊连接，吸热排管的平顶面与导流集管的顶缘整体位于同一个平面上，通过超薄、不间断的导热硅胶层粘接于平板吸热板的背平面。采用上述技术方案得到的本实用新型，传热性能高、吸收膜层无损伤、结合面积大且接触充分，平板吸热板热能利用面积大，管板间传热性能均匀。

Description

平板太阳能集热器的管板式板芯装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种平板太阳能集热器的管板式板芯装置，属于平板太阳能集热器技术领域。

【背景技术】

板芯装置是平板太阳能集热器中的一个核心部件，起到吸热、传热作用，其结构和性能优劣直接决定平板太阳能集热器的热性能。板芯装置主要由吸热排管、导流集管和一面具有太阳能选择性吸收膜层的平板吸热板组成，吸热排管、导流集管与平板吸热板焊接连接，焊接方式可分为激光点焊接、超声波焊接。

在现有技术中，管板式板芯装置的吸热排管采用圆形铜管，平板吸热板则为铝质平板吸热板，吸热排管与平板吸热板碰触形成接触线，以该接触线为基线并在排管的两侧通过激光点焊接完成吸热排管与平板吸热板的连接，焊点之间留有间隔，圆形吸热排管与平板吸热板焊接后的接触面积理论上是线性接触，接触面积小，该断续性焊接所形成的传热连接在理论上使平板吸热板所吸收的热能是按是理论接触线和焊点进行热传导，接触面积小导致传热效率低，而在实际焊接加工中，较宽较薄的平板吸热板与圆形吸热排管这二焊接工件均客观存在一定的平直度缺陷，而批量焊接难以避免出现操作误差，故难以保持管板间连绵不断的接触和得到均一的传热性能，平板吸热板的基材为铝材，吸热排管是铜管，两者焊接所需的单位面积能量不一，因此难以克服如脱焊、虚焊等不良焊接现象的出现，尽管激光点焊接是在平板吸热板的背面即太阳能选择性吸收膜层的相对面进行的，由于是热态加工，还是会对该膜层造成一定程度的破坏性。

超声波焊接则是在加压的情况下作业的，尤其是在焊接时会产生极大的往复加速度，其作用力将会使较薄的平板吸热板基板、膜层(厚度分别仅为0.4mm、0.12mm)产生屈服变形，导致该太阳能选择性吸收膜层受到损伤，而超声波轮亦会对该吸收膜层造成一定程度的磨损，降低平板吸热板对太阳能的吸收能力，屈服变形后焊接接合力弱，可靠性较差，线面接触焊接方式同样亦存在导热面积小，不利于热量的交换，热传导效率低的不足。

因此，如何在确保无创平板吸热板吸收膜层的基础上，将吸热排管可靠地连接到平板吸热板上，并提高管板式板芯装置的传热性能，实为本领域技术人员目前亟需解决的技术难题。

【实用新型内容】

本实用新型的技术任务在于提供一种传热性能高、对平板吸热板的吸收层无损伤的平板太阳能集热器的管板式板芯装置，该管板式板芯装置通过对吸热排管的截面形状的改进以及平板吸热板与吸热排管、导流集管无损的结合而得以实现，吸热排管与平板吸热板的结合面积大且接触充分，提高了平板吸热板的热能利用率，管板间传热性能均匀，温差小。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

平板太阳能集热器的管板式板芯装置，包括一对相互平行且彼此分开的导流集管、复数根两端均分别与该对导流集管相连通的相互平行的吸热排管和表面具有吸收层的一平板吸热板，所述导流集管为圆形管，间隔设置有复数个用于套置所述吸热排管的承接圆环，吸热排管是具有平顶面的异形吸热排管，其有较长的主体中段和较短且同向的两折弯段，折弯段端口均具有与所述承接圆环相适配的圆形插接口，所述吸热排管的管径均小于所述导流集管，所述圆形插接口分别插置于对应的承接圆环中并钎焊连接，所述吸热排管的平顶面与所述导流集管的顶缘整体位于同一个平面上，且分别通过超薄、不间断的导热硅胶层粘接于平板吸热板的背平面而与平板吸热板连接成一体，以形成管板整体式板芯结构。

上述吸热排管的平顶面位于主体中段管身上及与平板吸热板的宽度相适应，平顶面宽度为6～7mm。

吸热排管管身侧具有6～7mm宽的平顶面，该结构设计既有利于管材拨孔机加工圆形插接口，又兼顾了吸热排管的受热面积。

上述导热硅胶层厚度为0.15mm～0.20mm。

上述导热硅胶层为AOK导热硅胶。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：

复数根吸热排管均为异形吸热排管，这些管均带有平顶面和端口具有圆形插接口的两同向折弯段，圆形插接口与圆形导流集管的承接圆环逐一相插并钎焊接，所形成的管-管组件完全可满足工艺要求的水压，连接可靠，焊接效率高，该组件中吸热排管的平顶面与导流集管的顶缘是位于一个共平面上的，以利于与平板吸热板的背平面相贴，并采用超薄、不间断导热硅胶层的超强粘接力实现连接，吸热排管与平板吸热板结合充实，通过导热性优越的导热硅胶层可以很好地填充复数根吸热排管的平顶面与平板吸热板的背平面之间的接触面空隙，将空气挤出接触面，从而降低接触热阻，该组件的吸热排管受热均匀，因而温差小，提高了热传导效率。

由于上述管-管组件构成的共平面是粘接于平板吸热板的背平面上的，对平板吸热板的表面吸收层丝毫无损伤，真正实现了无创结合的管板整体式板芯，而复数根吸热排管的平顶面与平板吸热板的结合面积大，提高了平板吸热板的热交换面积利用率。

每根吸热排管具有平顶面，其受热面积大，吸热效率高，热量传递快。

有利地，吸热排管的折弯结构，提高了传热速度。

【附图说明】

图1是本实用新型的主视图；

图2示意性地示出了单根吸热排管与一对导流集管连接后与平板吸热板相粘接的示意图；

图3为成排吸热排管与其中一条导流集管焊接并与平板吸热板相粘接的向视图；

图4为图3在A部的放大图；

图5示意性地示出了将本实用新型组装成平板太阳能集热器的局部示图。

【具体实施方式】

请参阅图1、2、3、4、5所示，是本实用新型的较佳实施例。

平板太阳能集热器的管板式板芯装置，包括上下二根导流集管3、复数根吸热排管2和一平板吸热板1，平行布置的导流集管3彼此分开一定间距，其中一根导流集管一端连接冷水源，另一根导流集管可输送出热水，复数根相互平行的吸热排管2位于上述导流集管3之间，且每根吸热排管两端均与导流集管3相连通，如此形成了栅型的管路流道布局，如图1所示。

二根导流集管3均为圆形管，均间隔设置有复数个用于套置吸热排管2的承接圆环31，吸热排管2为具有平顶面20的异形吸热排管，由较长的主体中段21和自主体中段弯曲过渡形成两较短且同向的折弯段22组成，折弯段22端口均具有与承接圆环31相适配的圆形插接口23，所述吸热排管2的管径均小于所述导流集管3，为实现供异形吸热排管两端的圆形插接口23承插，由图2可见，承接圆环31偏离导流集管3截面的纵向管径线，如图1所示，二根导流集管3的承接圆环31对应并列设置，每根导流集管的承接圆环有9个(其中一个未画出)，与吸热排管2数量相同，请结合图3所示。

导流集管3采用圆形管，则可通过全自动管子拔孔机加工承接圆环31，在本实施例中，导流集管3管径为25mm；圆形插接口23通过管子校直整圆机加工，吸热排管2通过管材整体压弯机形成折弯段22，在本实施例中吸热排管2的圆形插接口23管径为12mm。

所有圆形插接口23分别一一插置于对应的承接圆环31中并钎焊连接后，构成管-管组件，所有异形吸热排管的平顶面20与两导流集管3的顶缘32恰好整体相平，由平顶面20和顶缘32所构成管-管组件的共平面通过超薄、不间断的导热硅胶层4粘接于平板吸热板1的背平面，达成平面充分接触并连接成一体，从而形成管板整体式板芯结构。

吸热排管2的平顶面20位于主体中段21管身上及与平板吸热板1的宽度相适应，平顶面20宽度为6～7mm。

由于平顶面20是与平板吸热板1粘接的，则平顶面20实际所需要的长度大致与平板吸热板1的宽度相当即可，而为了提高异形吸热排管的加工效率，具体实施时，平顶面20的跨度为异形吸热排管总长度减去两圆形插接口长度即得。

吸热排管2为3003防锈铝管；平板吸热板1为现有技术，其基材为3003防锈铝板，厚度为0.4mm，平板吸热板1表面涂覆有蓝膜吸收层或者黑铬吸收层，厚度为0.12mm；导流集管3则采用铜管。

导热硅胶层4涂抹均匀，厚度控制在0.15mm～0.20mm。

导热硅胶层4采用AOK导热硅胶。

吸热排管2、导流集管3与平板吸热板1间的连接，摒弃了用激光多点焊接所消耗掉的高工作量，改而通过自动涂胶机与平板吸热板1背面采用导热硅胶固化粘接，粘接工艺简单、生产成本相对较低，有效避免了激光焊接或超生波焊接所带来的脱焊、虚焊等现象，而且牢固性和防老化性等方面有极大的提高。

将本实用新型组装而成的平板太阳能集热器，如图5所示，其主要由边框7、压条8、透光盖板5、盖板密封条5P、侧保温层9、管板整体式板芯装置M(本实用新型)、密封塞3P和底保温层6组成，整体管板式板芯装置M的表面具有吸收层20。

边框7采用具有防腐性的高强度铝合金边框，在集热器中作为固定框用；压条8用于封装透光盖板，杜绝雨水渗漏，透光盖板5采用低铁超白钢化玻璃，机械强度好，可抗冰雹冲击，起透过太阳辐射用，盖板密封条5P采用三元乙丙密封胶条，透光盖板5与盖板密封条5P一体式紧扣合装配，杜绝了雨水渗透隐患，密封塞3P用于每根导流集管一端口的封堵，其中侧保温层9和底保温层6采用保温岩棉，可有效减小热量的损失，提高保温性。

使用时，吸收层20位于上面，吸热排管2、导流集管3均位于吸热板1下。

本实用新型组装成的集热器，经过多次测试：日得热率达8.5～9.2MJ/m²，而目前国标日得热率为7MJ/m²，国外同类产品日得热率为8MJ/m²。

Claims (4)

1.一种平板太阳能集热器的管板式板芯装置，包括一对相互平行且彼此分开的导流集管、复数根两端均分别与该对导流集管相连通的相互平行的吸热排管和表面具有吸收层的一平板吸热板，其特征在于：所述导流集管为圆形管，间隔设置有复数个用于套置所述吸热排管的承接圆环，吸热排管是具有平顶面的异形吸热排管，其有较长的主体中段和较短且同向的两折弯段，折弯段端口均具有与所述承接圆环相适配的圆形插接口，所述吸热排管的管径均小于所述导流集管，所述圆形插接口分别插置于对应的承接圆环中并钎焊连接，所述吸热排管的平顶面与所述导流集管的顶缘整体位于同一个平面上，且分别通过超薄、不间断的导热硅胶层粘接于平板吸热板的背平面而与平板吸热板连接成一体，以形成管板整体式板芯结构。

2.根据权利要求1所述的管板式板芯装置，其特征在于：所述吸热排管的平顶面位于主体中段管身上及与平板吸热板的宽度相适应，平顶面宽度为6～7mm。

3.根据权利要求1或2所述的管板式板芯装置，其特征在于：所述导热硅胶层厚度为0.15mm～0.20mm。

4.根据权利要求3所述的管板式板芯装置，其特征在于：所述导热硅胶层为AOK导热硅胶。

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