熱管平板集熱器的製作方法
2023-08-02 19:48:36
專利名稱：熱管平板集熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能集熱器，具體是一種平板集熱器。
背景技術：
目前市場上普遍利用的平板式太陽能集熱器包括銅流道和帶有吸熱塗層的吸熱板材。上集熱流道，下集熱流道和中間的集熱支管組成"H"型銅流道，帶有吸熱塗層的鋁板或銅板通過超聲波或雷射焊接在集熱支管上。銅流道內存儲的是水，當日光照射帶有吸熱塗層的板材將其加熱，板材再將熱量傳給集熱支管來加熱支管內部的水。熱水將熱量通過循環將儲於水箱中，組成常用的家用太陽能熱水器系統。其缺點是上集熱流道，下集熱流道和中間的集熱支管內部充滿水，在天氣寒冷容易凍裂集熱器管路；水長期在集熱流道內加熱容易產生水垢，影響集熱器換熱效率；集熱板材與集熱流道通過焊接，容易脫落，且熱阻較大；由於採用銅材質的流道，價格昂貴。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種防凍、不結水垢、部件之間不會脫落的熱管平板集熱器。本發明採用以下技術方案解決上述技術問題的一種熱管平板集熱器，包括外框，高透光的鋼化玻璃鑲嵌在外框上面，鋼化玻璃下面裝置吸熱板芯，其特徵在於所述吸熱板芯包括上聯通集管、換熱管以及集熱管，所述集熱管包括集熱流道以及設置在集熱流道兩側的集熱翅片，換熱管設置在上聯通集管的內部，且換熱管的尾端和首端伸出上聯通集管夕卜，上聯通集管的兩端與換熱管密封，上聯通集管位於集熱流道的上方並與若干個集熱流道聯通，集熱流道的底端密封，集熱流道內裝有熱管介質，換熱管內裝有換熱介質，集熱流道與集熱翅片為一體成形的結構。作為可選方案之一，每個集熱流道底端均單獨密封。作為另一可選方案，該熱管平板集熱器還包括下聯通集管，集熱流道的底端與下聯通集管聯通，下聯通集管兩端密封。本發明可進一步優化為，熱管介質佔上聯通集管、換熱管和集熱流道所密閉空間的35% 45%，或者熱管介質佔上聯通集管、換熱管、集熱流道和下聯通集管所密閉空間的35% 45%ο本發明可進一步優化為，相鄰集熱管的集熱翅片相隔一小段距離或者相互搭接。本發明可進一步優化為，所述集熱管的集熱流道為圓柱形中空的結構，且集熱流道的內壁平滑，所述集熱流道兩側的集熱翅片在同一平面上。或者，所述集熱管的集熱流道為圓柱形中空的結構，所述集熱流道的內壁環中心軸均布有長條形槽道。或者，所述集熱管包括橫截面成扁形的集熱流道，以及位於集熱流道兩短邊側的集熱翅片，所述集熱流道內開設有複數個沿長邊方向並排的縱向孔。
所述縱向孔的橫截面成圓形或者方形或者三角形。或者，所述集熱流道內開設的孔的中間部分為複數個正三角形孔與倒三角形孔沿長邊方向交錯排列，位於最外側的兩個孔的橫截面一側成弧形一側為斜線，所述弧形與扁形的集熱流道兩側的弧形一致，所述斜線與其臨近的三角形孔的側邊平行。本發明還可以進一步優化為，所述集熱翅片形成的平面穿過集熱流道的中心軸或者偏離集熱流道的中心軸。本發明還可以進一步優化為，所述集熱流道以及集熱翅片的表面塗有選擇性吸收材料。
本發明還可以進一步優化為，集熱流道的上管口低於上聯通集管的底部。本發明的優點在於本發明採用集熱管通過鋁合金一次性擠壓成型，避免因雷射焊接或超聲波焊接牢固和熱阻問題；同時熱管介質由於被密封在一定真空度的空間裡，解決冬天集熱器凍裂和平板集熱器管道結垢的弊病，有效保證集熱器在寒冷和低溫地區的使用，提高產品使用的可靠性。集熱流道內部可以有槽道，這種結構提供內部介質的毛細力，使得內部介質在管展平，有效提高傳熱效果。
圖I是本發明熱管平板集熱器第一實施例的截面結構圖。圖2是圖I的A處放大圖。圖3是本發明熱管平板集熱器第二實施例的截面結構圖。圖4是相鄰集熱翅片的一種位置關係圖。圖5至圖12是集熱管的8種結構圖。圖13是翅片壓制有圖案的結構示意圖。
具體實施例方式第一實施例本發明熱管平板集熱器包括外框，高透光的鋼化玻璃鑲嵌在外框上面，鋼化玻璃下面裝置吸熱板芯，請同時參閱圖I及圖2所示，所述吸熱板芯包括上聯通集管I、換熱管2以及集熱管3。所述集熱管3包括集熱流道32以及設置與集熱流道32兩側的集熱翅片34。換熱管2設置在上聯通集管I的內部，且換熱管2的尾端和首端伸出上聯通集管I夕卜，上聯通集管I的兩端與換熱管2密封，作為一個可選擇的方案，上聯通集管I與換熱管2通過密封堵頭4焊接，從而實現密封。上聯通集管I位於集熱流道32的上方並與若干個集熱流道32聯通，且集熱流道32的上管口低於上聯通集管I的底部，每個集熱流道32底端均密封，集熱流道32內裝有熱管介質5，熱管介質5佔上聯通集管I、換熱管2和集熱流道32所密閉空間的10% 50%，優化的，熱管介質5佔上聯通集管I、換熱管2和集熱流道32所密閉空間的35% 45%。本發明熱管平板集熱器的工作原理如下所述上聯通集管I和集熱流道32組成密閉空間裝有熱管介質5，換熱管2內部裝有換熱介質，日光照射塗有選擇性吸熱塗層的集熱管3上，集熱管3將熱量傳遞給內部的熱管介質5，熱管介質5受熱蒸發汽化上升，進入上聯通集管I將熱量傳遞給換熱管2內的傳熱介質，同時被冷卻成液體，經冷凝後的熱管介質5受重力和毛細力回流到集熱流道32，完成吸熱和放熱的一次循環。第二實施例請參閱圖3所示，該實施例與上述第一實施例的區別在於，所述熱管平板集熱器還包括下聯通集管6，所述下聯通集管6的兩端分別用密封堵頭62密封。上述兩實施例中，所述集熱管3為一次擠壓成形，也即集熱流道32與集熱翅片34為一體成形的結構，具體的，可以採用鋁合金一次擠壓成型集熱管3，較使用銅材降低了生產成本。相鄰集熱管3的集熱翅片34可以相隔一小段距離，如圖I及圖3中所示，也可以相互搭接，如圖4中所示。並且集熱管3的結構可以有很多種，如圖5至12所示。
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圖5所示的集熱管3的集熱流道32為圓柱形中空的結構，且集熱流道32的內壁平滑，所述集熱流道32兩側的集熱翅片34在同一平面上，集熱翅片34形成的平面穿過集熱流道32的中心軸，也即沿集熱流道32的徑向設置。圖6所示的集熱管3與圖5所示的區別在於，所述集熱流道32兩側的集熱翅片34在同一平面上，且集熱翅片34形成的平面偏離集熱流道32的中心軸，這種結構使得集熱管整體外觀更漂亮，並且可以避免因靜電屏蔽影響噴塗質量。圖7所示的集熱管3與圖5所示的區別在於，所述集熱流道32的內壁環中心軸均布有長條形槽道322，該長條形槽道322可以提供內部介質的毛細力，使得內部介質在管展平，有效提聞傳熱效果。圖8所示的集熱管3與圖7所示的區別在於，所述集熱流道32兩側的集熱翅片34在同一平面上，且集熱翅片34形成的平面偏離集熱流道32的中心軸，這種結構使得集熱管整體外觀更漂亮，並且可以避免因靜電屏蔽影響噴塗質量。圖9所示的集熱管包括橫截面成扁形的集熱流道32，以及位於集熱流道32兩短邊側集熱翅片34。所述集熱流道32內開設有複數個沿長邊方向並排的縱向孔324，採用多孔結構，可同時完成吸熱和傳熱，大大提高熱量的利用效率。在該實施例中，所述縱向孔324的橫截面成圓形。圖10所示的集熱管與圖9的區別在於，在該實施例中，所述縱向孔324的橫截面成方形。圖11所示的集熱管與圖9的區別在於，在該實施例中，所述縱向孔324的橫截面成三角形。圖12所示的集熱管與圖9的區別在於，在該實施例中，所述集熱流道32內開設的孔的中間部分為複數個正三角形孔326與倒三角形孔328沿長邊方向交錯排列，位於最外側的兩個孔329的橫截面一側成弧形一側為斜線，孔329的弧形與扁形的集熱流道32兩側的弧形一致，孔329的斜線與其臨近的三角形孔的側邊平行。這種結構保證集熱流道32內開設的孔的截面積總和最大，能夠最大程度的提高熱量的利用率。圖9至圖12所示的各實施例中，所述集熱流道32兩側的集熱翅片34在同一平面上，集熱翅片34形成的平面穿過集熱流道32的中心軸或者偏離集熱流道32的中心軸，偏離集熱流道32的中心軸的結構使得集熱管整體外觀更漂亮，並且可以避免因靜電屏蔽影響噴塗質量。圖9至圖12所示的各實施例中，所述集熱流道32中開設的孔的內壁還可以環中心軸均布有長條形槽道，該長條形槽道可以提供內部介質的毛細力，使得內部介質在管展平，有效提聞傳熱效果。圖5至圖12所示的實施例中，所述集熱流道32以及集熱翅片34的表面還可以塗有選擇性吸收材料，通過吸收太陽光，將熱量傳遞給集熱翅片34和集熱流道32，實現吸熱和傳熱功能。上述各實施例中，該集熱管的整體結構是通過鋁和鋁合金擠壓形成的鋁型材。如圖13所示，上述各實施例中，為了美觀及增加吸熱面積，所述集熱翅片34上還 可以壓制各種圖案342。本發明採用集熱管3通過鋁合金一次性擠壓成型，避免因雷射焊接或超聲波焊接牢固和熱阻問題；同時熱管介質5由於被密封在一定真空度的空間裡，解決冬天集熱器凍裂和平板集熱器管道結垢的弊病，有效保證集熱器在寒冷和低溫地區的使用，提高產品使用的可靠性。以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，並不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明創造的保護範圍之內。
權利要求
1.一種熱管平板集熱器，包括外框，高透光的鋼化玻璃鑲嵌在外框上面，鋼化玻璃下面裝置吸熱板芯，其特徵在於所述吸熱板芯包括上聯通集管、換熱管以及集熱管，所述集熱管包括集熱流道以及設置在集熱流道兩側的集熱翅片，換熱管設置在上聯通集管的內部，且換熱管的尾端和首端伸出上聯通集管外，上聯通集管的兩端與換熱管密封，上聯通集管位於集熱流道的上方並與若干個集熱流道聯通，集熱流道的底端密封，集熱流道內裝有熱管介質，換熱管內裝有換熱介質，集熱流道與集熱翅片為一體成形的結構。
2.如權利要求I所述的熱管平 板集熱器，其特徵在於每個集熱流道底端均單獨密封。
3.如權利要求I所述的熱管平板集熱器，其特徵在於還包括下聯通集管，集熱流道的底端與下聯通集管聯通，下聯通集管兩端密封。
4.如權利要求2所述的熱管平板集熱器，其特徵在於熱管介質佔上聯通集管、換熱管和集熱流道所密閉空間的35% 45%。
5.如權利要求3所述的熱管平板集熱器，其特徵在於熱管介質佔上聯通集管、換熱管、集熱流道和下聯通集管所密閉空間的35% 45%。
6.如權利要求I或2所述的熱管平板集熱器，其特徵在於相鄰集熱管的集熱翅片相隔一小段距離或者相互搭接。
7.如權利要求I所述的熱管平板集熱器，其特徵在於所述集熱管包括橫截面成扁形的集熱流道，以及位於集熱流道兩短邊側的集熱翅片，所述集熱流道內開設有複數個沿長邊方向並排的縱向孔。
8.如權利要求7所述的熱管平板集熱器，其特徵在於所述縱向孔的橫截面成圓形或者方形或者三角形。
9.如權利要求7所述的熱管平板集熱器，其特徵在於所述集熱流道內開設的孔的中間部分為複數個正三角形孔與倒三角形孔沿長邊方向交錯排列，位於最外側的兩個孔的橫截面一側成弧形一側為斜線，所述弧形與扁形的集熱流道兩側的弧形一致，所述斜線與其臨近的三角形孔的側邊平行。
10.如權利要求I所述的熱管平板集熱器，其特徵在於所述集熱流道以及集熱翅片的表面塗有選擇性吸收材料。
11.如權利要求I所述的熱管平板集熱器，其特徵在於所述集熱流道的上管口低於上聯通集管的底部。
全文摘要
本發明公開一種熱管平板集熱器，其吸熱板芯包括上聯通集管、換熱管以及集熱管，所述集熱管包括集熱流道以及設置在集熱流道兩側的集熱翅片，換熱管設置在上聯通集管的內部，且換熱管的尾端和首端伸出上聯通集管外，上聯通集管的兩端與換熱管密封，上聯通集管位於集熱流道的上方並與若干個集熱流道聯通，且集熱流道的上管口低於上聯通集管的底部，集熱流道的底端密封，集熱流道內裝有熱管介質，集熱流道與集熱翅片為一體成形的結構。本發明的優點在於集熱管一次擠壓成型，避免因雷射焊接或超聲波焊接牢固和熱阻問題；解決冬天集熱器凍裂和平板集熱器管道結垢的弊病；集熱流道內部可以有槽道，有效提高傳熱效果。
文檔編號F24J2/46GK102878697SQ20121042198
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者王超生, 阮國成 申請人:安徽海太科新能源科技有限公司