專利名稱：一種整面對流的平板太陽能集熱板芯的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種平板太陽能集熱板芯，尤其涉及一種整面對流的平板太陽能集熱板芯。屬于太陽能熱利用技術領域。
背景技術：
能源、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展是21世紀人類社會生存和發(fā)展的主題。在太陽能熱利用技術領域，平板太陽能具備使用壽命長、能夠承壓運行、不會導致系統(tǒng)癱瘓、便于建筑一體化等優(yōu)點，所以它受到建筑工程人員越來越多的青睞。關于平板太陽能的研究人們關注于選擇性涂層エ藝、集熱板芯的強化換熱、透光材質性能改善與保溫四個方面。國際與國內市場上的平板太陽能板芯基本上采取了帶選擇性涂層吸熱面板與并列式銅管焊接成一體的形式。盡管該平板太陽能板芯形式在加工方面相對方便，但是從傳 熱學的角度來看，這種形式是不甚合理的。在該形式中，吸熱面板可以看成一個面熱源，集熱器中的流體エ質在管內流動，由于銅管與吸熱面板接觸面積有限，吸熱面吸收的熱需要先以熱傳導的方式轉移到與銅管接觸的地方，進ー步傳遞到管內壁，吸熱流體才能以對流的方式帶走太陽能熱量，由于熱轉移能力有限，吸熱面溫度高，必然造成其熱損失大。2001年，中國科學院廣州能源研究所李戩洪等人通過在平板太陽能集熱板芯上方加設了ー塊聚碳酸脂(PC)透明隔熱板進行對比試驗，取得了較好的試驗效果，其熱損系數僅為2.90W/ (m2 .0C )(太陽能學報)。此外，還有ー些研究人員(比如哈爾濱エ業(yè)大學的汪艷偉、張洪敏；印度N. Akhtar)通過雙層玻璃、真空玻璃的手段來減少熱損失，需要指出的是增加新透光材料必然大幅度増加成本。早在1992年，北京市太陽能研究所陳立軍就試制了熱管式的平板太陽能(太陽能學報)，2011年，北京エ業(yè)大學趙耀華研究了平板微熱管陣列，可用于太陽能集熱板芯；中國科學技術大學裴剛研究了一種熱管平板太陽能集熱裝置(熱科學與技木)，采用熱管作為集熱板芯的研究均取得了不錯的效果，但是熱管也存在價格偏高和實效的問題。2002 年，以色列的 Avraham I. Kudish 在期刊 Energy Conversion andManagement報道了整面對流的平板太陽能集熱器，集熱板芯采用矩形的平行通道，與常規(guī)市場太陽能平板集熱器相比，該形式對流換熱的熱阻小，太陽能集熱效率約為50 - 60%。2010年，西班牙的A. Alvarez在期刊Solar Energy報道了蛇形通道平板太陽的研制，由于流體エ質在板芯中走的距離很長，換熱充分，出水溫度也相對較高。Avraham I. Kudish與A. Alvarez的研究各有優(yōu)勢也各有局限性，Avraham I. Kudish的設計流程偏段；A.Alvarez的設計不符合協(xié)同場優(yōu)化原理，因為其換熱流道在初始段的換熱溫差較大，而在末端的換熱溫差較小。
發(fā)明內容本實用新型就是針對上述問題提出來的，目的是提供一種不僅増加流體エ質的流程，而且保證集熱板芯中流體溫度的相對均勻性，有效提高平板太陽能集熱板芯的轉移熱量的能力，減少集熱板芯的輻射損失的一種整面對流的平板太陽能集熱板芯。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決技術問題的技術方案是一種整面對流的平板太陽能集熱板芯，由下述結構構成兩個相互平行的流體進干管和流體出干管；該流體進干管和流體出干管相對面的適配位置均設有開槽，在所述開槽位置之間設有軸向相互平行的集熱板和兩端的側封板構成的封閉腔，所述的兩個集熱板至少ー側的外表面設有光譜選擇性涂層；所述的封閉腔內由若干垂直擋板和水平擋板按錯高相連構成若干個S形流道。 所述的流體進干管和流體出干管為圓形管。所述的流體進干管一端設有流體入口，所述的流體出干管上與流體入口一端相反的一端設有流體出ロ。所述的兩個集熱板之間的距離為小于所述的流體進、出干管直徑的1/3。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下述優(yōu)點效果本實用新型由于采用同向井列流道與單流道S流程的設計，有效的提高了平板太陽能集熱板芯的換熱性能，減少集熱板芯的輻射損失，既增加了流體エ質的流程，又保證了集熱板芯中流體溫度的相對均勻性。又由于本實用新型由于采用流體進、出干管直徑的1/3的形式，使得流體容量少，加熱啟動快。同時，本實用新型加工簡單，造價低廉，使用壽命長，具有較好的經濟效益的社會效益。為驗證本實用新型整面對流的平板太陽能集熱板芯的換熱性能，進行了本實用新型(A)與常規(guī)太陽能集熱板芯(B)之間的對比試驗。A全部采用合金材料，B的吸熱板為合金材料，換熱流道為銅管，A與B外框面積相等。試驗在室內進行，試驗環(huán)境相同，A與B表面貼上同樣的電熱膜模擬太陽能輻射，電熱強度為lOOOw/m2，進水溫度相同，流量基本相同(雖采用同樣型號的小水泵，由于流道阻力不同，測試流量有稍微區(qū)別)，待系統(tǒng)出水溫度穩(wěn)定時發(fā)現(xiàn)A比B的出水溫度高2. 2°C，計算得出A轉移熱量的能力比B高10. 2%。

圖I是本實用新型集熱板芯的結構示意圖；圖2是本實用新型集熱板芯圖I的A-A剖視結構示意圖；圖3是本實用新型集熱板芯圖2的B-B剖視結構示意圖。圖中流體入口 1，流體進干管2，集熱板3，光譜選擇性涂層4，流體出干管5，水平擋板6，側封板7，垂直擋板8，S形流道9，流體出ロ 10。
具體實施方式
下面參見本實用新型的附圖并結合具體實施例對本實用新型進行進一歩詳細說明，但本實用新型的保護范圍不受具體的實施例所限制，以權利要求書為準。另外，以不違背本實用新型方案的前提下，對本實用新型所作的本領域普通技術人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本實用新型的權利要求范圍之內。實施例I :如圖1、2、3所示的本實用新型一種整面對流的平板太陽能集熱板芯，由下述結構構成兩個軸向相互平行的圓形流體進干管2和流體出干管5 ;該流體進干管2和流體出干管5相對面的適配位置均設有開槽，在所述開槽位置之間設有軸向相互平行的集熱板3和兩端的側封板7構成的封閉腔，所述的兩個集熱板3 —側的外表面設有光譜選擇性涂層4 ；兩個集熱板3之間的距離為小于所述的流體進、出干管2、5直徑的1/3。所述的封閉腔內由若干垂直擋板8和水平擋板6按錯高相連構成若干個S形流道9。所述的流體進干管2 —端設有流體入口 1，所述的流體出干管5上與流體入口 I 一端相反的一端設有流體出口 10。本實用新型使用過程的工作原理如下陽光照射在集熱板3 —側的外表面設有光譜選擇性涂層4上，由于選擇性吸收涂層的作用，集熱板3將太陽能轉化成熱能，在熱傳導作用下整體溫度升高。在泵的作用下?lián)Q熱流體從流體入口 I進入流體進干管2，然后依次進入若干S形流道9単元。由于每ー個S形流道9単元中垂直擋板8與水平擋板6的作用，流體按S型的流程前迸，并與周圍壁面對流換熱，經過充分換熱之后，各S形流道9單元中的流體在流體出干管5匯聚，最后被加熱 的流體從流體出ロ 10出來，達到轉移熱能的目的。本實用新型構造簡單、合理，實用性強，效果好，利于推廣應用。
權利要求1.一種整面對流的平板太陽能集熱板芯，其特征在于由下述結構構成兩個相互平行的流體進干管(2)和流體出干管(5);該流體進干管(2)和流體出干管(5)相對面的適配位置均設有開槽，在所述開槽位置之間設有軸向相互平行的集熱板(3)和兩端的側封板(7)構成的封閉腔，所述的兩個集熱板(3)至少ー側的外表面設有光譜選擇性涂層(4);所述的封閉腔內由若干垂直擋板(8)和水平擋板(6)按錯高相連構成若干個S形流道(9)。
2.根據權利要求I所述的ー種整面對流的平板太陽能集熱板芯，其特征在于所述的流體進干管(2)和流體出干管(5)為圓形管。
3.根據權利要求I或2所述的ー種整面對流的平板太陽能集熱板芯，其特征在于所述的流體進干管(2) —端設有流體入口(1)，所述的流體出干管(5)上與流體入口(I) 一端相反的一端設有流體出ロ(10)。
4.根據權利要求I所述的ー種整面對流的平板太陽能集熱板芯，其特征在于所述的兩個集熱板(3)之間的距離為小于所述的流體進、出干管(2、5)直徑的1/3。
專利摘要本實用新型公開了一種整面對流的平板太陽能集熱板芯。由下述結構構成兩個相互平行的流體進干管和流體出干管；該流體進干管和流體出干管相對面的適配位置均設有開槽，在所述開槽位置之間設有軸向相互平行的集熱板和兩端的側封板構成的封閉腔，所述的兩個集熱板至少一側的外表面設有光譜選擇性涂層；所述的封閉腔內由若干垂直擋板和水平擋板按錯高相連構成若干個S形流道。本實用新型有效的提高了平板太陽能集熱板芯的換熱性能，減少集熱板芯的輻射損失，既增加了流體工質的流程，又保證了集熱板芯中流體溫度的相對均勻性，流體容量少，加熱啟動快。同時，本實用新型加工簡單，造價低廉，使用壽命長，具有較好的經濟效益的社會效益。
文檔編號F24J2/46GK202660792SQ20122024282
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者馮國會, 黃凱良, 李慧星 申請人:沈陽建筑大學