一種雙凹蜂窩洞穴中空結(jié)構(gòu)太陽能集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙凹蜂窩洞穴中空結(jié)構(gòu)太陽能集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能集熱器通過吸熱層對(duì)太陽光的光輻射能量進(jìn)行吸收，并利用溫室效應(yīng)原理將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。太陽能集熱器雖然不是直接面向消費(fèi)者的終端產(chǎn)品，但是太陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。無論是太陽能熱水器、太陽灶、主動(dòng)式太陽房、太陽能溫室還是太陽能干燥、太陽能工業(yè)加熱、太陽能熱發(fā)電等都離不開太陽能集熱器，都是以太陽能集熱器作為系統(tǒng)的動(dòng)力或者核心部件的。
[0003]現(xiàn)有的太陽能集熱器主要以平板式太陽能集熱器為主，主要包括殼體、透明蓋板、導(dǎo)熱板和保溫層組成，在導(dǎo)熱板上涂有吸熱層，導(dǎo)熱板為一平板。這種集熱器，由于其導(dǎo)熱板為平板結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致光線反射，吸熱層對(duì)太陽光的輻射能量的吸收效率不高；同時(shí)，平板狀的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致吸熱層與太陽光的接觸面積較小，不利于對(duì)太陽光輻射能的吸收。
[0004]因而，改進(jìn)太陽能集熱器的表面結(jié)構(gòu)，使得其對(duì)太陽光的光輻射能的吸收能力提高，對(duì)太陽能集熱器的優(yōu)化具有重要意義。關(guān)于選用何種幾何形狀作為太陽能集熱器的表面結(jié)構(gòu)，專利發(fā)明者查閱了大量資料，做了大量的研宄和分析。大自然中蜜蜂的蜂巢引起了發(fā)明者的興趣，通過對(duì)蜂巢的仔細(xì)觀察和研宄發(fā)現(xiàn)蜜蜂的蜂房由無數(shù)個(gè)大小相同的房孔組成，房孔都是正六角形，每個(gè)房孔被其他房孔包圍，構(gòu)造非常精巧，這樣的結(jié)構(gòu)最大程度地加大了空間，同時(shí)增強(qiáng)了立體結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性，非常適合作為太陽能集熱器的表面結(jié)構(gòu)，在相同的面積上最大程度地吸收太陽光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠高效吸收太陽能的雙凹蜂窩洞穴中空結(jié)構(gòu)太陽能集熱器。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
一種雙凹蜂窩洞穴中空結(jié)構(gòu)太陽能集熱器，包括集熱器板芯、透光蓋板、保溫層和邊框；所述集熱器板芯的底部嵌設(shè)在保溫層內(nèi)，透光蓋板覆蓋在集熱器板芯的上表面上，在保溫層的底部設(shè)置有背板，所述集熱器板芯、透光蓋板、保溫層和背板的周邊被限制在邊框內(nèi)；所述集熱器板芯由向陽面板和承接面板兩部分構(gòu)成，向陽面板和承接面板之間平滑聯(lián)接并在周緣處密封從而在兩者之間形成中空夾層，所述向陽面板是一塊由多個(gè)凹形蜂窩構(gòu)成的蜂窩面板；所述集熱器板芯上設(shè)有進(jìn)水口和出水口。采用蜂窩洞穴設(shè)計(jì)，使太陽能集熱器的有效光照面積提高1.8倍以上，提高了吸收太陽光輻射的能力；太陽光照射在凹形蜂窩的內(nèi)壁，經(jīng)內(nèi)壁多次吸收、反射、吸收，使太陽光輻射能幾乎全部被吸收。
[0007]作為優(yōu)選，所述凹形蜂窩的上部分呈凹形六角錐形，下半部分呈半球形。
[0008]作為優(yōu)選，所述承接面板是一塊由多個(gè)碗形蜂窩構(gòu)成的蜂窩面板，承接面板上的碗
形蜂窩與向陽面板上的凹形蜂窩的下半部分形狀吻合并并通過點(diǎn)焊使兩者之間一一固定配合。本發(fā)明集熱器板芯的四周和每個(gè)對(duì)應(yīng)凹穴底部是用熱熔焊接連在一起，保證集熱器板芯的密封性和中空內(nèi)腔的承壓強(qiáng)度，保證集熱器板芯能承受0.3Mpa的承壓試驗(yàn)。
[0009]作為優(yōu)選，所述中空夾層的間隙保持在I?3mm之間。采用雙凹形蜂窩洞穴的吻合設(shè)計(jì)，使中空夾層內(nèi)腔只有1_3_的間隙，這種設(shè)計(jì)使中空內(nèi)腔的容積最小化，在腔內(nèi)的流體介質(zhì)能全面從間隙中以水簾的形式自下而上流過中空夾層，這一獨(dú)特的設(shè)計(jì)能有效減少介質(zhì)的容量，并大大提高熱交換頻次，提高集熱器的熱效率，同時(shí)使這種集熱器能用于防凍介質(zhì)的陽臺(tái)壁掛太陽能熱水器。
[0010]作為優(yōu)選，所述承接面板的背部設(shè)有備用進(jìn)水口和備用出水口，備用進(jìn)水口和備用出水口分別連有水管，水管穿透背板和保溫層從而與外界連通。設(shè)置備用進(jìn)水口和備用出水口，使得在進(jìn)水口或出水口堵塞或損壞時(shí)，備用進(jìn)水口和備用出水口可以代替使用，不影響太陽能集熱器的功能。
[0011]作為優(yōu)選，所述水管與進(jìn)水口、出水口備用進(jìn)水口和備用出水口之間通過接頭連接。
[0012]作為優(yōu)選，所述集熱器板芯采用易于熱成形和熱熔焊的黑色高分子材料制成。
[0013]作為優(yōu)選，所述集熱器板芯采用HDPE制成。選用HDPE (高密度聚乙烯)作為本發(fā)明集熱器板芯材料，除了其易于吸塑成型和熱熔焊接性能外，HDPE還具有自潤(rùn)滑性、摩擦系數(shù)最小，中空內(nèi)壁抗腐蝕、抗磨損，不結(jié)垢，流動(dòng)阻力小，可長(zhǎng)期保持中空容器中介質(zhì)流速不變。HDPE的使用溫度可達(dá)100°C，經(jīng)我們?cè)囼?yàn)，本集熱器板芯在夏日40°C高溫的烈日下暴曬3-4小時(shí)，集熱器板芯的最高溫度到75°C時(shí)達(dá)到熱平衡，板芯材料溫度不會(huì)升高。
[0014]作為優(yōu)選，所述集熱器板芯采用雙面吸塑，四周熱熔焊接，內(nèi)部多點(diǎn)焊接制作而成。集熱器板芯的四周和每個(gè)對(duì)應(yīng)凹穴底部是用熱熔焊接連在一起，保證集熱器板芯的密封性和中空內(nèi)腔的承壓強(qiáng)度。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.采用蜂窩洞穴設(shè)計(jì)，使太陽能集熱器的有效光照面積提高1.8倍以上，提高了吸收太陽光輻射的能力；太陽光照射在凹形蜂窩的內(nèi)壁，經(jīng)內(nèi)壁多次吸收、反射、吸收，使太陽光輻射能幾乎全部被吸收。
[0016]2.本發(fā)明集熱器板芯的四周和每個(gè)對(duì)應(yīng)凹穴底部是用熱熔焊接連在一起，保證集熱器板芯的密封性和中空內(nèi)腔的承壓強(qiáng)度，保證集熱器板芯能承受0.3Mpa的承壓試驗(yàn)。
[0017]3.采用雙凹形蜂窩洞穴的吻合設(shè)計(jì)，使中空夾層內(nèi)腔只有l(wèi)_3mm的間隙，這種設(shè)計(jì)使中空內(nèi)腔的容積最小化，在腔內(nèi)的流體介質(zhì)能全面從間隙中以水簾的形式自下而上流過中空夾層，這一獨(dú)特的設(shè)計(jì)能有效減少介質(zhì)的容量，并大大提高熱交換頻次，提高集熱器的熱效率，同時(shí)使這種集熱器能用于走防凍介質(zhì)的陽臺(tái)壁掛太陽能熱水器。
[0018]4.本發(fā)明采用雙面吸塑并即時(shí)熱熔焊接的一次成型方法制造集熱器板芯，工藝劃一，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定一致，適宜于大批量生產(chǎn)，原材料和關(guān)鍵制造設(shè)備能立足國(guó)內(nèi)解決，生產(chǎn)過程和使用過程沒有環(huán)境污染。
[0019]5.設(shè)置備用進(jìn)水口和備用出水口，使得在進(jìn)水口或出水口堵塞或損壞時(shí)，備用進(jìn)水口和備用出水口可以代替使用，不影響太陽能集熱器的功能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例正面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例背面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是實(shí)施例中集熱器板芯向陽面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是實(shí)施例中集熱器板芯承接面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是實(shí)施例中進(jìn)水口附近的局部剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做一個(gè)詳細(xì)的說明。
[0026]如圖1?圖5所示的一種雙凹蜂窩洞穴中空結(jié)構(gòu)太陽能集熱器，包括集熱器板芯1、透光蓋板2、保溫層3和邊框4 ;所述集熱器板芯I的底部嵌設(shè)在保溫層3內(nèi)，透光蓋板2覆蓋在集熱器板芯I的上表面上，在保溫層3的底部設(shè)置有背板5，所述集熱器板芯1、透光蓋板2、保溫層3和背板5的周邊被限制在邊框4內(nèi)，在透光蓋板2、集熱器板芯I和邊框4之間，在其連接處通過密封膠條15完成固定及密封；所述集熱器板芯I由向陽面板6和承接面板7兩部分構(gòu)成，向陽面板6和承接面板7之間平滑聯(lián)接并在周緣處密封從而在兩者之間形成中空夾層8，所述向陽面板6是一塊由多個(gè)凹形蜂窩9構(gòu)成的蜂窩面板，所述凹形蜂窩9的上部分呈凹形六角錐形，下半部分呈半球形，凹形蜂窩9的深度以既能充分吸收太陽能光照，又有合理的長(zhǎng)徑比，便于塑料熱成形。經(jīng)多次試驗(yàn)選用洞穴開口孔徑為60_，深度為45mm。所述承接面板7是一塊由多個(gè)碗形蜂窩12構(gòu)成的蜂窩面板，承接面板7上的碗形蜂窩12與向陽面板6上的凹形蜂窩9的下半部分形狀吻合并并通過點(diǎn)焊使兩者之間——固定配合。在承接面板7的背部開設(shè)有進(jìn)水口 10和出水口 11，進(jìn)水口 10和出水口 11分別連有水管16，水管16穿透背板5和保溫層3從而與進(jìn)水口 10和出水口 11連接。本發(fā)明采用蜂窩洞穴設(shè)計(jì)，使太陽能集熱器的有效光照面積提高1.8倍以上，提高了吸收太陽光輻射的能力；太陽光照射在凹形蜂窩的內(nèi)壁，