CN203443147U - 平板式太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

一种平板式太阳能集热器，包括设置在框架上的采光板，设置在框架内的吸热板及传热管，框架的内壁上设置有装配凸台，采光板搁置在装配凸台上。采光板压接在装配凸台的一侧，吸热板压接在装配凸台的另一侧。传热管焊接在吸热板上。传热管的进出端分别焊接有接头。采光板的采光面上喷涂有选择性吸收材料层。采光板为单层或双层。吸热板为铜板或铝板。本实用新型在采光板的采光面上喷涂有选择性吸收材料层，增强了太阳能吸收能力，而整块的吸热板增大了接收面积，避免了采用翼片管时存在的缝隙，减薄了集热器内部的空气厚度，降低了对流散热，也提高了保温性能；其具有结构简单合理、零部件少、刚性好、操作灵活、安装连接方便的特点。

Description

平板式太阳能集热器

技术领域

本实用新型涉及一种平板式太阳能集热器。

背景技术

由于能源的短缺和常规能源带来的环境污染，环保的可再生能源的利用成为一大热点。而“取之不尽，用之不竭”的太阳能越来越受到人们的重视和青睐。对太阳能的热利用也有常规的太阳能热水器向太阳能热泵，太阳能采暖，太阳能复合空调方向发展，需要具有高承压、抗冻、简单、可靠和寿命长等要求，可以满足多种工质运行需要的多功能，高性能的太阳能集热器成为解决这一问题的关键。

太阳能集热器是将太阳辐射能转化为热能的主要部件。根据集热方式和工作温度的不同，一般分为聚焦式和非聚焦式两类。在非聚焦式中，主要有闷晒式集热器、平板式集热器和真空管式集热器等。但是，能够采用制冷剂作为工质的只有平板式集热器。

平板太阳能热水器经过了几十年的发展，技术已经更趋成熟和完善，并具备了其它类型太阳能所不具备的优势特点，主要表现在以下几个方面。

1）特别适合与建筑一体化要求。平板太阳能热水器由于其平面结构特性，在太阳能的建筑一体化应用中，形态结构灵活随意，设计时不受形态或尺寸的约束，易于实现与建筑构件的结合。再加上它的集热板为金属材质，可方便采用丝结、焊接等连接方式，为安装、维护和使用提供了便利。

2）具有较高的热效率。平板太阳能集热器是一个连续的平面，整个集热器表面都可以接受太阳光。因此，在相同的采光面积和日照强度下，平板太阳能热水器的日平均效率一般要高于真空管太阳能热水器。

3）具有良好的承压性能。由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属管材料制成的，集热器与其他部件的连接也采用金属零件，因此，可承受较大的压力。

4）组成大系统时性能稳定。对于一些大型的场所，如宾馆、游泳馆、工厂等地方，在使用太阳能热水器时，往往需要很多块太阳能集热器组成大规模的系统。

现有平板式太阳能集热器如附图1所示，由边框架1、密封压条2、采光玻璃3、保温气层4、吸热片5、传热介质管6和保温层7组成，采光玻璃3和吸热片5均卡装在边框1上，保温气层4位于采光玻璃3与吸热片5之间，保温层7固定设置在吸热片5的背面，传热介质管6等间隔的分布在吸热片5中，采光玻璃3由密封压条2压封在边框1上。现有流行的平板式太阳能集热器使用翼片管为主的集热器条带，用连接管焊接组合成集热器板芯。这种结构的平板太阳能集热器存在的主要问题是：1）保温性能比较差，吸热片5所吸收的热量一部分传递给传热介质管6中的传热介质，成为可用的热量；而另一部分使保温气层4内的气体温度升高，保温气层4中的部分热量通过金属边框架1和采光玻璃散失掉；还有一部分热量以长波辐射的形式直接穿过玻璃散失到外界；2）并且，由于该平板太阳能集热器的各部件之间接触不够紧密，存在较大的漏热；3）构件比较多、刚性差、强度低，从而导致其机械性能比较低，安装的技术要求和限制多；4）焊接接口多，焊接处容易发生腐蚀，承压能力差，容易泄漏，影响了寿命；5）标准化程度比较低，不适合大规模标准化生产，最终产品的尺寸精度低；6）采用密封压条结构，寿命短，易损件过，发生损坏时的维修比较困难；7）采用总管结构，其传热工质的流速低，分配不均匀，影响了换热能力。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单合理、零部件少、刚性好、操作灵活、安装连接方便的平板式太阳能集热器，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种平板式太阳能集热器，包括设置在框架上的采光板，设置在框架内的吸热板及传热管，其结构特征是框架的内壁上设置有装配凸台，采光板搁置在装配凸台上。

进一步，所述采光板压接在装配凸台的一侧，吸热板压接在装配凸台的另一侧。

进一步，所述传热管焊接在吸热板上。

进一步，所述传热管焊接在吸热板的一侧，吸热板的另一侧喷涂有选择性吸收材料层。

进一步，所述传热管的进出端分别焊接有接头。

进一步，所述采光板的采光面上喷涂有选择性吸收材料层。

进一步，所述采光板为单层或双层。

进一步，所述吸热板为铜板或铝板。

进一步，所述采光板与吸热板之间的距离≤10mm。

进一步，所述框架与吸热板共同围成腔室，该腔室内填充有保温发泡层。

本实用新型在采光板的采光面上喷涂有选择性吸收材料层，增强了太阳能吸收能力，而整块的吸热板增大了接收面积，避免了采用翼片管时存在的缝隙，减薄了集热器内部的空气厚度，降低了对流散热，也提高了保温性能。

本实用新型用水或者制冷剂做载冷剂就可用，功能多，适应能力强；集热能力强，保温效果好，集热效率高；管路采用单根换热管，承压能力强，换热效果好；可以在无动力状态下靠自然对流方式运行，利于气液分离，提高了换热效果；寿命长，质量稳定，标准化程度高，适合大规模生产；厚度小，构件少，刚度好，易于安装，可以直接作为建筑外墙或屋面保温材料；方便连接，更换和维修方便。

本实用新型在传热管的进出端分别焊接有接头，故而只有两个外露的连接口，减少了接头的数量，并且是外露的，方便现场连接和检漏，补救也相对容易的多。传热管与铜板或者铝板之间采用密实的焊接，减小接触热阻，提高了翅片效率和集热效率。

本实用新型中的采光板与吸热板之间的距离≤10mm，可以有效的减小对流散热损失。

本实用新型中的传热管焊接在吸热板上，密实的焊接能够有效的减小接触热阻，提高了翅片效率和集热效率。

本实用新型中的空腔内用保温的聚氨酯发泡层进行填充，既能起到保温的作用，又能提高刚度，确保产品的几何形状稳定。

本实用新型具有结构简单合理、零部件少、刚性好、操作灵活、安装连接方便的特点。

附图说明

图1为现有平板式太阳能集热器的局部剖切结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的局部剖切结构示意图。

图3为框架的局部剖切示意图。

图4为吸热板与传热管组装后的局部剖切示意图。

图5为图4的仰视示意图。

图中：1为框架，1.1为装配凸台，2为采光板，3为吸热板，4为传热管，5为保温发泡层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图2-图5，本平板式太阳能集热器，包括设置在框架1上的采光板2，设置在框架1内的吸热板3及传热管4，框架1的内壁上设置有装配凸台1.1，采光板2搁置在装配凸台1.1上。

在本实施例中，采光板2压接在装配凸台1.1的一侧，吸热板3压接在装配凸台1.1的另一侧。采光板2与吸热板3之间的距离≤10mm。

传热管4焊接在吸热板3上。传热管4的进出端分别焊接有接头4.1。

传热管4焊接在吸热板3的一侧，吸热板3的另一侧喷涂有选择性吸收材料层。选择性吸收材料层朝向采光面。

采光板2的采光面上喷涂有选择性吸收材料层。

采光板2为单层或双层。采光板2为高透光率的材料制成，比如玻璃。

吸热板3为铜板或铝板。

框架1与吸热板3共同围成腔室，该腔室内填充有保温发泡层5。

具体制作时，传热管采用导热性能良好的铜管材料，适当增加管壁厚度，提高其承压能力，使工作介质可以是各种制冷剂，集热器可以作为太阳能热泵的蒸发器使用。当工作介质为水时，采用较大管径的光管，从而降低随流动阻力，避免积垢和堵塞；当工作介质为制冷剂时，采用较小管径的内螺纹强化管，从而提高其汽化核心，强化传热，减小管径可以提高质量速度，使换热进一步增强，降低造价，提高承压能力。

用自动弯管机将铜管弯制成既定的蛇形，蛇形管由等间距的直线和相连接的圆弧构成封闭图形，根据出口接管位置不同而进行调整。传热管以下进上出的方式布置，当采用水做载冷工质时，可以利用升温后密度降低而引起的浮升力，在无动力条件下可以按自然对流方式运行；当采用制冷剂做载冷工质时，可以引起气液分离，将蒸发后的制冷剂尽快排走，从而使换热过程为相变过程，避免单相加热，增强换热，在无动力条件下可以按重力热管方式运行，可以获得极佳的综合性能。

将整块的铜板或者铝板作为吸热板，将吸热板与弯制好的传热管密实焊接，从而可以减小吸热板与传热管之间接触热阻，提高换热性能。焊接之后可能存在较大的变形，需要经过一次冲压定形，这就获得了集热板芯。

将集热板芯无传热管的一侧进行选择性吸收涂层，可以根据需要选择涂层的种类。

框架作为本体的构成部件，可以采用1～2mm的冷轧钢板，首先切掉四角，并预留集热板芯出口接管的开孔，然后根据图纸要求将四个边折成预设的阶梯状，也就是构成装配凸台1.1，最后得到边框，然后将四个角采用常规电弧焊焊接起来。根据安装的需要，在框架的背面或者侧面焊接支架连接件，便于与标准的支架安装连接。如果做建筑屋顶或者墙体可不设支架连接件，而采用夹持或者螺栓连接方式。

对框架进行去锈，酸洗，然后用环氧乙烷喷涂。可以提高本体的抗腐蚀能力，也可以采用不同的颜色，提高美观性，更好的与建筑结合。

将集热板芯放入本体内，依靠定位用的钢板定位。从预留的小孔注入聚氨酯发泡材料，靠专用的工具定位，带发泡完毕后，清理发泡形成的毛刺，特别是吸热板上的一定要清理干净。

将单层或者双层的高透光玻璃的四周垫上密封胶条后放入装配凸台1.1上，靠不锈钢金属件固定，安装好之后整个太阳能集热器成为一个平板，其尺寸稳定，刚度好，方便安装。不锈钢金属件可以采用压条或者螺栓。

玻璃与框架之间夹一层密封条，玻璃与框架之间的侧向缝隙采用耐候密封胶填充。

当传热管4焊接在吸热板3上后，就构成集热板芯部件；将集热板芯的外伸的两个接管上焊接阀门连接件，或者扩管，休整，现成安装时采用焊接或者卡套方式与总过连接，从而形成太阳集热器阵列。集热板芯放入本体内，用紧固件或者钢片定位。

Claims (10)

1.一种平板式太阳能集热器，包括设置在框架（1）上的采光板（2），设置在框架（1）内的吸热板（3）及传热管（4），其特征是框架（1）的内壁上设置有装配凸台（1.1），采光板（2）搁置在装配凸台（1.1）上。

2.根据权利要求1所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述采光板（2）压接在装配凸台（1.1）的一侧，吸热板（3）压接在装配凸台（1.1）的另一侧。

3.根据权利要求1所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述传热管（4）焊接在吸热板（3）上。

4.根据权利要求3所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述传热管（4）的进出端分别焊接有接头（4.1）。

5.根据权利要求3所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述传热管（4）焊接在吸热板（3）的一侧，吸热板（3）的另一侧喷涂有选择性吸收材料层。

6.根据权利要求1所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述采光板（2）的采光面上喷涂有选择性吸收材料层。

7.根据权利要求6所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述采光板（2）为单层或双层。

8.根据权利要求1所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述吸热板（3）为铜板或铝板。

9.根据权利要求1所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述采光板（2）与吸热板（3）之间的距离≤10mm。

10.根据权利要求1至9任一所述的平板式太阳能集热器，其特征是所述框架（1）与吸热板（3）共同围成腔室，该腔室内填充有保温发泡层（5）。

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