玻璃集熱管式平板集熱器的製作方法
2023-05-12 10:08:31
專利名稱：玻璃集熱管式平板集熱器的製作方法
技術領域：
本發明屬太陽能利用技術領域，尤其是涉及太陽能集熱器結構技術。
背景技術：
太陽能集熱器通常分為平板、真空管和悶曬式三種形式，其中，平板集熱器因保溫性能不高適於氣候條件較溫暖的地區使用，真空管集熱器適於嚴寒或高寒地區以及太陽日照輻射強度較低的地區使用。真空管集熱器的一個致命弱點是易產生積塵且不易清除，這樣便嚴重影響了真空管集熱器的實際採光效率，特別是當反射板積塵後，便相當於真空管集熱器實際工作面積的大幅下降，使之與建築的結合產生障礙。
除此之外，對於高寒地區通常選用具有較強抗凍能力的金屬熱管翅片真空管集熱器，但實際應用證明一方面，金屬熱管翅片真空集熱管存在著缺點絕大部分金屬熱管翅片真空管集熱器在-35℃--40℃氣溫下連續三個陰天或下雪後經常會出現玻璃管凍裂，另一方面，研製高寒地區金屬熱管介質的高抗凍性能配方時，往往產生在相反季節時的啟動溫度也下降的情況，兩者難以取得平衡，即使研製出這樣的配方，其成本也很高。對於從寒冷到高寒地區不同氣候帶的用戶來說，除了可在傳熱介質抗凍性方面進行選擇外，還存在著從其他方面進行選擇、取得以較低的經濟性達到同樣或更好效果的可能。
發明內容
通過研究發現利用平板箱體與真空集熱管的複合可以消除各自的缺陷產生互補效應；利用金屬熱管翅片真空集熱管與金屬流道式真空集熱管的匹配結合，可以產生保持低溫傳熱啟動性能和提高熱管穩定狀態後工作溫度段的傳熱效率的協同增強效應，使集熱器的綜合性能得到提高、成本得到降低。
本發明的目的在於提供一種能消除平板集熱箱體保溫性能差及玻璃太陽能集熱管易積塵、不易清洗、且集熱效率因反射板性能的波動而逐漸損失的缺點；同時能在現有集熱器的水平上進一步提高保溫與抗凍裂防護性能及綜合性能的玻璃集熱管式平板集熱器；並且，這種玻璃集熱管式平板集熱器能根據不同氣候帶的使用條件提供最合理的不同款式玻璃太陽能集熱管的配置選擇，以取得各種玻璃太陽能集熱管之間的最佳協同增強效因和經濟性。
本發明是通過以下技術方案實現的採用玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於包括由透光蓋板、擠壓型材邊框架、底板組成的集熱器箱體及箱體內的聯匯管、玻璃太陽能集熱管與管託，所述的玻璃太陽能集熱管可以是普通鍍有吸熱膜的雙玻真空集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空單玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空雙玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式玻璃集熱管、或是帶吸熱膜翅片的金屬流道式單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是帶或不帶吸熱膜翅片的直通式金屬管流道單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是其它任意一種帶玻璃管的太陽能集熱管、或是上述兩種或兩種以上玻璃太陽能集熱管的組合。所述的玻璃太陽能集熱管的管芯中包括工作面帶選擇性吸收塗層的平面或曲面在內的二維吸熱翅片板、三維吸熱翅片體、或無翅片的管面吸熱工作面。所述的玻璃太陽能集熱管在箱體中的相互間的設置間距可在0.05-3.5毫米之間形成密集型的排列、或可在大於5毫米以上形成非密集型的排列。所述的玻璃太陽能集熱管可後襯發泡保溫型材料的定位支承坐、或可間襯高分子透光薄膜或隔片、或可採用兩者的組合。所述的聯匯管的進出水口設置是低溫水從一端流入從另一端流出、或是分別從兩端流入從中間部位流出。所述的透光蓋板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質是玻璃或是高分子塑料。所述的擠壓型材邊框架、聯匯管或管託均可採用高分子塑料所製成。所述的箱體上還帶有供聯匯管穿越箱體的孔道，所述的聯匯管的孔道可設置在擠壓型材邊框架或底板上。所述的玻璃太陽能集熱管外與後襯定位支座之間可設置光熱反射薄膜或薄片。
本發明的優點是由於採用了玻璃太陽能集熱管與平板集熱箱體的有機結合，消除了平板集熱箱體和玻璃集熱管各自的缺陷，使得集熱器的保溫性、抗凍性得到很大改善，在高寒氣候下的適用性進一步提高，同時集熱器採光表面的清洗方便、不易積塵、工作效率長期穩定，綜合性能及與建築結合的適應性比現有集熱器得到提高；並且，由於採用了多種玻璃太陽能集熱管的組合應用，使得其能根據不同氣候帶的使用條件進行多種玻璃太陽能集熱管的配置選擇，既能相互間發揮協同增強作用，又能提高集熱器的經濟性。
對比試驗結果表明由於採用了平板集熱箱體與金屬翅片熱管雙玻真空集熱管的結合，在-45℃以下的高寒氣候中，這種集能器能經歷七天以上的連續陰、雪天氣仍能保持矽硼玻璃真空集熱管不凍裂，顯示了新技術比現有金屬翅片熱管真空管集能器的顯著進步。
圖1是本發明玻璃集熱管式平板集熱器實施例之一的結構示意圖；圖2是圖1的縱向剖視圖；圖3是本發明玻璃集熱管式平板集熱器實施例之二的結構示意圖；圖4是是圖1的橫向剖視圖。
具體實施例方式按圖1、圖2所示，本發明玻璃集熱管式平板集熱器實施例之一包括箱體1及所屬的透光蓋板101、擠壓型材邊框架102、底板103、聯匯管單元2；玻璃太陽能集熱管3；管託4等組成，其中，透光蓋板；擠壓型材邊框架；底板等組成集熱器箱體，箱體內置有玻璃太陽能集熱管、管託與聯匯管單元；玻璃太陽能集熱管3可選用金屬吸熱膜翅片的熱管式真空單玻集熱管或帶金屬吸熱膜翅片的熱管式玻璃集熱管，前者玻璃集熱管中抽成真空，後者不抽真空，均採用熱管傳熱，聯匯連接均經換熱卡口式接頭轉換，聯匯管單元包括換熱卡口式接頭與聯匯管，玻璃太陽能集熱管的間距可在大於5毫米以上形成非密集型的排列，如現有的絕大多數玻璃太陽能集熱管的實際應用狀態。此外，還可採用通常的熱管放熱端插入聯集箱中經螺紋相互連接與密封膠輔助密封的方法進行換熱連接，此時，聯匯管單元便是聯集箱。
所述的玻璃太陽能集熱管包括普通鍍有吸熱膜的雙玻真空集熱管、或帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空單玻集熱管、或帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空雙玻集熱管、或帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式玻璃集熱管、或帶吸熱膜翅片的金屬流道式單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或帶或不帶吸熱膜翅片的直通式金屬管流道的單玻或雙玻的真空或非真空集熱管、或是其它任意一種帶玻璃管的太陽能集熱管，或是上述兩種或兩種以上玻璃太陽能集熱管的組合。
按圖3、圖4所示，本發明玻璃集熱管式平板集熱器實施例之二由包括箱體1及所屬的透光蓋板101、擠壓型材邊框架102、底板103、聯匯管單元2、玻璃太陽能集熱管3、管託4、保溫材料定位支承坐5、高分子透光薄膜或隔片6等組成，其中，箱體內部置有玻璃太陽能集熱管、管託與聯匯管單元、保溫材料定位支承坐、高分子透光薄膜或隔片等。保溫材料定位支承坐設置在箱體內玻璃太陽能集熱管的背後，用以支承玻璃太陽能集熱管和起保溫層作用，或者，也可採用玻璃太陽能集熱管外與後設置光熱反射薄膜或薄片6、以此分隔箱體內部各玻璃太陽能集熱管之間的對流空間，防止對流產生的熱損。除此之外，可同時設置保溫材料定位支承坐和間襯高分子透光隔片即兩者的組合，玻璃太陽能集熱管和保溫材料定位支承坐之間還可間襯光熱反射薄膜或薄片以提高背反射效果。
玻璃太陽能集熱管的管芯中包括工作面帶選擇性吸收塗層的平面或曲面在內的二維吸熱翅片板、三維吸熱翅片體、或無翅片的管面吸熱工作面。所述的三維翅片太陽集能器是指能通過工作翅片多次反射吸收來自下鏡反射板反射日光的三維翅片式太陽集能器，如類似於中國專利ZL02 2 64999.9中公開的三維翅片結構。
玻璃太陽能集熱管與聯匯管之間可以採用包括真空或中空密封玻璃管、從玻璃管的內壁或外壁經彈性件密封等的方式，以達到排列效果為使得其在箱體中的相互間的設置間距可在0.05-3.5毫米之間形成密集型的集熱管排列。
透光蓋板1可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質是玻璃或是高分子塑料。所述的擠壓型材邊框架2、聯匯管單元2或管託4均可採用高分子塑料所製成。箱體上還帶有供聯匯管穿越箱體的孔道，聯匯管的孔道可設置在擠壓型材邊框架或底板上。
由於真空翅片熱管玻璃真空管相對於流道式金屬翅片管道玻璃真空管的啟動工作點溫度高，因此在集熱器工作溫度較低時效率不如後者，而一旦進入穩定工作狀態後，前者的效率便上升為高於後者，對於平板箱體，由於存在邊緣散熱效因，其中部的溫度總是高於邊緣處的溫度，為了提高玻璃集熱管式平板集熱器的綜合性能與效率，可以根據不同的需要在集熱器箱體的邊緣兩端設置金屬流道式玻璃真空管如直通式或U型管式真空集熱管等，相應在集熱器箱體的中間部位設置金屬翅片熱管式玻璃真空管，如此便可同時取得理想的較低與較高兩端工作溫度時的集熱效率，當然，此時聯匯管中的傳熱介質流向應當先經兩端較低溫度工作的玻璃集熱管後經中間較高溫度工作的玻璃集熱管。此外，若在集熱器兩端設置保溫性能較好的雙玻真空集熱管、在中間部位設置單玻真空集熱管，也可平衡減少由於集熱器邊緣效因產生的熱損，減少平板箱體上透光蓋板的溫差與由此產生的熱應力影響。通常聯匯管的進出水口設置是低溫水從一端流入從另一端流出，此時，聯匯管中的傳熱介質流向應當是從兩端流入、從中部流出，或是使U型管的一端與進水管相連，另一端及中間部位設置的金屬翅片熱管式玻璃真空管或單玻真空集熱管等均與出水管相連。這樣，就能對集熱器根據不同氣候帶的使用條件進行多種玻璃太陽能集熱管的配置選擇，使其既能相互間發揮協同增強作用，又能提高集熱器的經濟性。
權利要求
1.玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於包括由透光蓋板、擠壓型材邊框架、底板組成的集熱器箱體及箱體內的聯匯管、玻璃太陽能集熱管與管託，所述的玻璃太陽能集熱管可以是普通鍍有吸熱膜的雙玻真空集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空單玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空雙玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式玻璃集熱管、或是帶吸熱膜翅片的金屬流道式單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是帶或不帶吸熱膜翅片的直通式金屬管流道單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是其它任意一種帶玻璃管的太陽能集熱管、或是上述兩種或兩種以上玻璃太陽能集熱管的組合。
2.根據權利要求1所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的玻璃太陽能集熱管的管芯中包括工作面帶選擇性吸收塗層的平面或曲面在內的二維吸熱翅片板、三維吸熱翅片體、或無翅片的管面吸熱工作面。
3.根據權利要求1至2所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的玻璃太陽能集熱管在箱體中的相互間的設置間距可在0.05-3.5毫米之間形成密集型的排列、或可在大於5毫米以上形成非密集型的排列。
4.根據權利要求1至3所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的玻璃太陽能集熱管可後襯發泡保溫型材料的定位支承坐、或可間襯高分子透光薄膜或隔片、或可採用兩者的組合。
5.根據權利要求1至4所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的聯匯管的進出水口設置是低溫水從一端流入從另一端流出、或是分別從兩端流入從中間部位流出。
6.根據權利要求1至5所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的透光蓋板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質是玻璃或是高分子塑料。
7.根據權利要求1至6所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的擠壓型材邊框架、聯匯管或管託均可採用高分子塑料所製成。
8.根據權利要求1至7所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的箱體上還帶有供聯匯管穿越箱體的孔道，所述的聯匯管的孔道可設置在擠壓型材邊框架或底板上。
9.根據權利要求1至8所述的玻璃集熱管式平板集熱器，其特徵在於所述的玻璃太陽能集熱管外與後襯定位支座之間可設置光熱反射薄膜或薄片。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃集熱管式平板集熱器，其包括透光蓋板；擠壓型材邊框架；聯匯管；底板等組成的集熱器箱體及其箱體內部的玻璃太陽能集熱管與管託，其特徵在於所述的玻璃太陽能集熱管可以是普通鍍有吸熱膜的雙玻真空集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空單玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式真空雙玻集熱管、或是帶或不帶金屬吸熱膜翅片的熱管式玻璃集熱管、或帶吸熱膜翅片的金屬流道式單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是帶或不帶吸熱膜翅片的直通式金屬管流道單玻或雙玻真空或非真空集熱管、或是上述兩種或兩種以上玻璃太陽能集熱管的組合。由於採用了玻璃太陽能集熱管與平板箱體的有機結合，使得玻璃太陽能集熱管的保溫性、抗凍性得到改善，在高寒氣候下的適用性進一步提高，同時能方便採光表面的清洗和避免受積塵影響等所引起的工作穩定性與效率下降，集熱器工作效率可長期保持穩定可靠，使其與建築結合的適應性比真空管集熱器得到提高；並且，由於採用了多種真空集熱管的選擇組合，使其能相互間發揮協同增強作用，進一步提高了集熱器的綜合性能與經濟性。
文檔編號F24J2/05GK1704696SQ20041002463
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月25日 優先權日2004年5月25日
發明者潘戈 申請人:潘戈