專利名稱：承壓式平板太陽(yáng)能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種將傳統(tǒng)平板太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行改進(jìn)，使既能以工作介質(zhì)為 水的傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器方式使用，又能夠以制冷劑作為工作介質(zhì)的直廖式太陽(yáng)能 熱泵蒸發(fā)器使用，屬于太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能熱泵的技術(shù)領(lǐng)域。背聚技術(shù)太陽(yáng)能集熱技術(shù)發(fā)展到今天無(wú)論在技術(shù)上的集熱效率方面，還是商業(yè)上的性 價(jià)比方面都已具備了大規(guī)模推廣使用的條件，但在安裝形式、安全性壽命及與建 筑物的協(xié)調(diào)美觀方面還霈進(jìn)一步改進(jìn)。集熱器必須作為建筑物的一部分，兩者在 美學(xué)效果上有機(jī)結(jié)合，集熱器必須與建筑物同壽命。￥ 集皿在這方面具有其 它集熱器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)1) 平板集熱器無(wú)真空度要求，壽命較長(zhǎng)，尤其是優(yōu)質(zhì)的自熔焊全锎集熱器， 其壽命甚至比建筑物本體還長(zhǎng)。2) 在平板集熱器中，工作介質(zhì)在金屬管道中流動(dòng)，不接觸玻璃不會(huì)因冷炸、 熱炸引起水或工質(zhì)大量泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。3) 平板集熱器中，集熱元件與走水部件之間為焊接或全金屬密封，不使用必 然隨時(shí)間老化的膠圃，長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性更好。4) 平板集熱器在實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙安裝生產(chǎn)熱水的同時(shí)，兼具保溫、隔熱、遮光、 擋風(fēng)雨等傳統(tǒng)屋面的全部功能從而部分或全部取代屋頂材料減少建筑造價(jià)。5) 平板集熱器形狀結(jié)構(gòu)靈活，很容易使集熱器與建筑本體達(dá)到有機(jī)結(jié)合。 正是由于平板集熱器具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，在歐洲、美國(guó)、澳大利亞等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)平板集熱器的產(chǎn)銷量占太陽(yáng)能集熱器總產(chǎn)銷量的80%以上。但是，由于傳統(tǒng)平板太陽(yáng)能集熱器的工作介質(zhì)一般是水，通過(guò)太陽(yáng)能直接加 熱水以滿足生活熱水供應(yīng)。這種方式雖然簡(jiǎn)單，但是在寒冷的冬季可能會(huì)產(chǎn)生凍結(jié)現(xiàn)象，甚至?xí)隽鸭療崞鞅旧?。而目前的防凍技術(shù)還處子研究發(fā)展階段，不能 令人滿意，使傳統(tǒng)平板集熱器在高緯度寒冷地區(qū)的使用受到限鑭。而且在太陽(yáng)輻 射不足時(shí)，僅僅采用太陽(yáng)能加熱水無(wú)法滿足生活熱水溫度要求*平板集熱器在熱
損失方面的缺陷也很明顯，需要通過(guò)一定的措施提髙集熱效率。 發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)鼉本實(shí)用新型的目的是提供一種可以使用不同工作介質(zhì)的承壓式平 板太陽(yáng)能集熱器，可以根據(jù)不同霈要采用不同的制冷劑，在不同的蒸發(fā)壓力下均 能正常工作。技術(shù)方案本實(shí)用新型的承壓式平板太陽(yáng)能集熱器，玻璃蒹板、聚碳酸醮透 明蓋板、小肋片、吸熱芯板、底部保溫層、承壓管道、蜂窩結(jié)構(gòu)材料；該太陽(yáng)能 集熱器的上部為玻璃蓋板，在玻璃蓋板的下部為聚碳酸酯透明盞板，在聚碳酸酯 透明蓋板的下表面連接有小肋片，在聚碳酸酶透明蓋拔的下部為吸熱芯板，在吸 熱芯板的上表面設(shè)有蜂窩結(jié)構(gòu)材料，在吸熱芯板的下部為底部保溫層，在底部保 溫層中設(shè)有承壓管道。在承壓管道上設(shè)有電子膨脹闊將焊接在吸熱芯板下的介質(zhì)管道加以改進(jìn)，為了適應(yīng)在太陽(yáng)能熱泵方式的運(yùn) 行，適當(dāng)增加管壁厚度，以提高其承壓性能。同時(shí)由于某些制冷劑的溶水性較差， 在集熱器適當(dāng)位置裝設(shè)干燥器，以避免"冰塞"現(xiàn)象。為了充分利用太陽(yáng)能和減 少熱損失，采用帶有肋片的聚碳黢脂透明蓋板，并在吸熱芯板上放置蜂窩結(jié)構(gòu)材 料，以減少對(duì)流和輻射損失，使集熱效率大大增加。在介質(zhì)管道上設(shè)置電子膨脹 閥，調(diào)節(jié)制冷劑流Jt使負(fù)荷匹配。有益效果本實(shí)用新型的有益效果是采用承壓管流道，在可以改工作介質(zhì) 為制冷劑，使集熱器作為太陽(yáng)能熱泵蒸發(fā)器，使得在^fe直接獲得生活熱水的情 況下，以太陽(yáng)能熱泵形式工作。同時(shí)，由于采用承壓結(jié)構(gòu)管道，可以根據(jù)不同需 要采用不同的制冷劑，在不同的蒸發(fā)壓力下均能正常工作。1. 該平板集熱器可以使用不同的工作介質(zhì)，使用靈活；2. 雙重防熱損失措施大大提高了集熱器的集熱效率。附國(guó)說(shuō)明圖l是該平板集熱器的示意圖。其中有玻璃蓋板l、聚碳酸酯透明蓋板2、小肋片3、吸熱芯板4、底部保溫層5、承壓管道6、蜂窩結(jié)構(gòu)材料7。 圖2是


圖1的橫向剖視結(jié)構(gòu)示竟圖。 圖3蜂窩材料結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)麄方式
圖1是該平板集熱器的示意圖.玻璃蓋板1起到減少散熱和產(chǎn)生溫室效應(yīng)的 作用；聚碳酸酯透明蓋板2、小肋片3為一體構(gòu)成具有小肋片的聚碳酸酯透明蓋 板，這些小肋片在吸熱芯板上方形成了許多小空間，用以抑制空氣自然對(duì)流；吸 熱芯板4是涂有涂層的吸熱鋁板，涂層采用選擇性陽(yáng)極化涂層；承壓管道6采用 導(dǎo)熱性能良好的銅管材料，適當(dāng)增加管壁厚度，提高其承壓能力，使工作介質(zhì)可 以是各種制冷劑，集熱器可以作為太陽(yáng)能熱泵蒸發(fā)器使用；蜂窩結(jié)構(gòu)材料7是， 該種材料直接安置在吸熱板板面上，既能減少表面空氣自然對(duì)流，而且大大降低 了輻射散熱。蜂窩結(jié)構(gòu)和帶肋片的聚碳酸酯蓋板起到了雙重抑制集熱器熱損失的 作用。底部采用玻璃棉保溫，進(jìn)一步減少了熱損失，提商集熱效率。在加工時(shí)， 承壓管與吸熱板釆用焊接連接，應(yīng)保證焊接強(qiáng)度足夠，并不會(huì)產(chǎn)生氣縫，盡量減 少接觸熱阻。該太陽(yáng)能集熱器的上部為玻璃蓋板1，在玻瑰蓋板1的下都為聚碳酸酯透明 盡板2，在聚碳酸酯透明蓋板2的下表面連接有小肋片3，在聚裱酸酯透明蓋板2 的下部為吸熱芯板4，在吸熱芯板4的上表面設(shè)有蜂窩縮構(gòu)材料7，在吸熱芯板4 的下部為底部保溫層5,在底郁保溫層5中設(shè)有承壓管道6。在承壓管道6上設(shè)有 電子膨脹閥。由于在熱泵運(yùn)行狀態(tài)下，制冷劑的蒸發(fā)壓力遠(yuǎn)大于正常生活熱水的 壓力，傳統(tǒng)介質(zhì)流道的承壓性能無(wú)法滿足蒸發(fā)壓力要求，因此必須改用具有較離 承壓能力的管道。介質(zhì)流道經(jīng)過(guò)特別加工處理，能夠承受一定壓力，從而能滿足 制冷劑在管道中蒸發(fā)要求。平板集熱器的熱損失主要集中在集熱板與周圍空氣的對(duì)流散熱上。對(duì)于有蓋 板的集熱器，對(duì)流損失又分為由吸熱板到蓋板的內(nèi)對(duì)流損失，以及由兼板到周圍 空氣的外對(duì)流損失。在無(wú)風(fēng)情況下，外對(duì)流損失是由自然對(duì)流引起的。在低Kit 時(shí)，空氣對(duì)流也占支配地位。雖然也應(yīng)該設(shè)法降低外對(duì)流損失，但康有效的還是 減少內(nèi)對(duì)流損失，以降低蓋板的溫度。降低內(nèi)對(duì)流損失，常用的方法是縮小空氣 間隙和在吸熱板和蓋板之間填入隔熱材料。本設(shè)計(jì)在吸熱板上方安置聚碳酸酯透 明蓋板，蓋板下的小肋片把空氣流道分隔成許多小的通道，相當(dāng)于減小了空氣間 隙；同時(shí)在吸熱板上安放的蜂窩材料，本身也減小了空氣流動(dòng)空間。因此，能夠 有效的降低內(nèi)對(duì)流損失。在集熱器工作過(guò)程中，在板溫高于環(huán)m度時(shí)，集熟器不可避免僉向周圍環(huán)境輻射傳熱，這部分輻射熱損失也是平板集熱器熱損失的重要部分。在本設(shè)計(jì)中, 通過(guò)在吸熱板上布置一種蜂窩結(jié)構(gòu)材料，有效的減少了輾射郁分熱損失。蜂窩結(jié)
構(gòu)如附圖3所示，其減少輻射損失的原理是蜂窩的^蜂格都是正六邊形的空 心柱體，蜂格的透光率對(duì)于平行光可達(dá)到97%以上，對(duì)于不平行的光線，蜂格壁可以將不垂直蜂窩的單面貼以面板，則蜂窩便具有了良好的吸光性能。由于蜂格 壁可以遮擋住大部分陽(yáng)光，使光線的多次反射都在蜂格壁上進(jìn)行，因此光線幾乎 全部被蜂窩結(jié)構(gòu)所吸收，如果蜂窩是黑色的，蜂窩的吸光性能將接近絕對(duì)黑體。 通過(guò)這種措施，大大降低了輻射損失。同時(shí)，在吸熱板上安放蜂窩結(jié)構(gòu)材料，本 身也減小了空氣流動(dòng)空間，也有效的降低了內(nèi)對(duì)流損失。附著在集熱器吸熱板芯上的吸熱涂層的優(yōu)劣直接彩響了太陽(yáng)能熱水器的性 能。吸熱涂層總體上可分為非選擇性涂層與選擇性涂層兩大類，區(qū)分它們吸熱性能的重要指標(biāo)是其吸收比"與發(fā)射比s的比值a/s。非選擇性吸熱涂層的"/s = 1;選擇性吸熱涂層的a/e〉l,而且同為選擇性吸熱涂層， 一般比值越大者，性能 越好。吸熱涂層的另一個(gè)重要指標(biāo)是其耐候性，它的好壞關(guān)系到涂層以至熱水器 使用壽命的長(zhǎng)短。選擇性陽(yáng)極化涂層是目前廣泛應(yīng)用于平板式太陽(yáng)能集熱器上較 理想的涂層，其a/s〉3,使用^在十年左右。綜合其吸熱性能和使用壽命，本 設(shè)計(jì)采用選擇性陽(yáng)極化涂層。帶肋片的聚羰酸酯透明盞板以及蜂窩結(jié)構(gòu)材料，大大減少了吸熱芯板表面的 空氣對(duì)流，并顯蕃降低了輻射損失，使得集熱效率明顯增加。選擇性陽(yáng)極化涂層 提離了集皿的整體性能。介質(zhì)管道上的電子膨脹閥，能夠根據(jù)不同的負(fù)荷要求，調(diào)節(jié)制冷劑流i,同 時(shí)節(jié)流降壓，使得蒸發(fā)量滿足負(fù)荷匹配。由于介質(zhì)管道能夠流動(dòng)不同制冷劑，可以通過(guò)利用不同的鑭冷劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 找出效率相對(duì)較髙而且滿足環(huán)保要求的制冷劑，作為集熱器的工作介質(zhì)。聚碳酸 酯和蜂窩結(jié)構(gòu)的雙重防熱損措施，提高了集熱器的集熱效率，使得系統(tǒng)在太陽(yáng)輻 射情況不佳的場(chǎng)合仍能夠較為髙效的使用。
權(quán)利要求1.一種承壓式平板太陽(yáng)能集熱器，其特征在于該太陽(yáng)能集熱器的上部為玻璃蓋板(1)，在玻璃蓋板(1)的下部為聚碳酸酯透明蓋板(2)，在聚碳酸酯透明蓋板(2)的下表面連接有小肋片(3)，在聚碳酸酯透明蓋板(2)的下部為吸熱芯板(4)，在吸熱芯板(4)的上表面設(shè)有蜂窩結(jié)構(gòu)材料(7)，在吸熱芯板(4)的下部為底部保溫層(5)，在底部保溫層(5)中設(shè)有承壓管道(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的承壓式平板太陽(yáng)能集熱器,其特征在于采用了聚碳 酸酯肋片蓋板和蜂窩結(jié)構(gòu)雙重防止熱損失，同時(shí)在承壓管道(6)上設(shè)有電子膨脹 閥。
專利摘要承壓式平板太陽(yáng)能集熱器是一種將傳統(tǒng)平板太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行改進(jìn)，使既能以工作介質(zhì)為水的傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器方式使用，又能夠以制冷劑作為工作介質(zhì)的直膨式太陽(yáng)能熱泵蒸發(fā)器使用，該太陽(yáng)能集熱器的上部為玻璃蓋板(1)，在玻璃蓋板(1)的下部為聚碳酸酯透明蓋板(2)，在聚碳酸酯透明蓋板(2)的下表面連接有小肋片(3)，在聚碳酸酯透明蓋板(2)的下部為吸熱芯板(4)，在吸熱芯板(4)的上表面設(shè)有蜂窩結(jié)構(gòu)材料(7)，在吸熱芯板(4)的下部為底部保溫層(5)，在底部保溫層(5)中設(shè)有承壓管道(6)。該太陽(yáng)能集熱器平板結(jié)構(gòu)在沒(méi)有設(shè)置儲(chǔ)水箱的情況下能夠與建筑很好的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑一體化。
文檔編號(hào)F24J2/24GK201032297SQ200720037408
公開(kāi)日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者張小松, 彭東根, 徐新建, 李舒宏, 磊 楊, 焦青太, 王萬(wàn)忠 申請(qǐng)人:江蘇太陽(yáng)雨太陽(yáng)能有限公司;東南大學(xué)