一种蜂窝式平板太阳能集热器板芯及其加工方法
【专利说明】一种蜂窝式平板太阳能集热器板芯及其加工方法
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技术领域
[0002]本发明涉及太阳能集热器领域，尤其涉及一种传热路径短且结构简单的新型太阳能平板集热器板芯。
【背景技术】
[0003]平板太阳能热水器的最核心部件为平板太阳能集热器板芯。当前我国平板太阳能集热器主流产品大多仍为传统技术。目前传统平板太阳能热水器产业关键环节存在的技术难点是:
(I)平板太阳能集热器板芯温度较高，热损比较大。
[0004]对于传统平板太阳能集热器板芯而言，吸热板远端与介质支管距离太长，普遍在50-70mm,间接传热路径长、热阻大，热量不能及时传递给介质而导致吸热板积温过高，同时平板太阳能集热器正面的玻璃盖板保温效果比较差，所以集热板芯热辐射损失大，显著减少了系统的有效得热量，这是太阳能行业存在多年的难题。
[0005](2)铜、铝吸热板芯不耐腐蚀而存在使用寿命短的隐患。
[0006]当前平板太阳能集热器的吸热板芯的基本形式主要有:整板式和条带式两种；吸热板基材主要有铝和紫铜和铜铝复合三大类。铜铝复合基材大都采用阳极氧化电解着色工艺涂覆选择性吸收涂层，这种吸热板的最大问题在于，涂层光学性能及耐老化、耐腐蚀性能中等一般，并且流道菱形转接头与集管焊接的自然缺陷，导致集热器承压性能差。为了解决上述承压不良问题，并为了降低成本，国内外很多厂家开始采用铝基材与紫铜管焊接技术，主要采用超声波和激光焊接工艺，但由于铜铝直接焊接，导致焊接部位存在严重的电化学腐蚀隐患，一旦集热器内有水分存在，将会很快造成管板腐蚀脱落，集热器集热性能大幅下降。上述的问题长期存在与行业中，至今没有一个非常有效的技术解决方案。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种具有高导热能力的新型太阳能板芯，该板芯通过在吸热涂层下部设置整体结构的热媒通道直接集热传热，热传导更快更直接，显著提高集热效率。
[0008]本发明的技术方案是这样实现的:一种蜂窝式平板太阳能集热器板芯，其特征在于:所述的板芯为具有扁平形状的空心腔体结构，且该板芯其中一个表面设置有太阳能吸热涂层，且所述的板芯上面板或者下面板中的至少一个上设置有突起的固定台，所述的固定台顶端与对面的面板固定连接，所述的板芯上还设置有与空心腔体连通的热媒连接管。
[0009]所述的固定台呈阵列装排布在板芯面板上。
[0010]所述的固定台之间的几何中心位置设置有突出的紊流台，该紊流台顶端与对面的面板表面之间设置有间隙。
[0011]所述的板芯由两块冲压薄板构成，上述两个薄板边缘通过焊接连接。
[0012]所述的固定台顶端与对面的面板之间通过无铆钉铆接的结构固定。
[0013]所述的固定台设置在底部面板上,所述的底部面板为不设有吸热涂层的面板,且固定台由该面板冲压形成。
[0014]所述的紊流台设置在底部面板上，所述的底部面板为不设有吸热涂层的面板，且紊流台由该面板冲压形成，
所述的板芯由两块金属薄板构成，所述的加工方法包括以下流程，
第一步，分别将上述面板放置到预制的模具中进行冲压，以制作出固定台，另外一块面板则镀制吸热涂层；
第二步然后在将上述的上面板和下面板之间通过固定夹具固定进行无铆钉铆接固定或者焊接固定，使将另外一面板与固定台顶部实现固定连接；第三步将两块面板边缘的缝隙通过焊接完成板芯腔体的密封；
第四步在板芯上焊接热媒连接管。
[0015]所述的固定台与另外一面板之间的固定连接采用无铆钉铆接工艺。
[0016]所述的两块面板之间的缝隙通过周边焊接方式实现二者的连接。
[0017]本发明的有益效果在于:本发明通过采用扁平状空腔结构的板芯，使板芯表面的吸热涂层在吸收太阳能之后，直接通过板芯侧壁传导给空腔内的水或者热媒，通过采用这种结构的板芯，大幅度的减少了热传导的距离同时大幅度增加了导热截面，因此使板芯中的水温与吸热涂层之间的温度非常接近，使板芯在达到大幅提高热效率的同时显著降低了吸热涂层的温度，在同样使用条件下使吸热涂层的使用寿命得到了大幅度的延长；本发明通过采用在上述的板芯上设置固定台，并通过该固定台的顶端与对面的板芯面板之间固定连接，使板芯的结构刚度和强度得到了大幅度的提高，有效的从结构强度方面保证了板芯的使用寿命，同时固定台的设置还可以有效的增加板芯和水或者热媒之间的热交换面积，进一步提高了上述板芯的热效率；本发明通过采用在上述阵列装排布的固定台之间的几何中心位置冲压出紊流台结构，使板芯内的水或者其他热媒在流动过程中产生紊流，有效的避免了板芯内的水或者热媒产生分层，使水或者热媒可以最大限度的实现与板芯吸热涂层之间的热交换，同时上述的紊流台结构还进一步提高了板芯的结构强度；另外本发明通过采用无铆钉铆接的方式，将固定台顶端和对面的板芯面板铆接为一体，尽可能的降低了板芯在加工过程中产生表面破损或者板芯面板晶体结构变化等隐患，彻底避免了上述的板芯在使用过程中受到水或者其他热媒的腐蚀，使板芯的使用寿命得到了有效的保证，同时采用这种连接方式，也最大程度的降低了在加工过程中对板芯表面涂层的损害。
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【附图说明】
[0019]图1为本发明板芯正面立体示意图；
图2为本发明板芯背面立体示意图；
图3为本发明板芯爆炸图示意图；
图4为本发明板芯连接管位置的局部示意图；
图5为本发明板芯沿着固定台中点剖开的局部示意图； 图6为本发明板芯沿着固定台中点剖开的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0021]本发明为一种蜂窝式平板太阳能集热器板芯，主要是为了解决现有集热器板芯热传导路径太长，导致热传导效率下降的问题。这种问题的存在还导致板芯吸热涂层长期处于高温状态，使吸热涂层的使用寿命大幅缩短。本发明所作出的技术改进主要是采用空心板芯的结构，板芯结构为扁平的封闭空腔，水或者热媒则直接在空腔中流动，这样涂层与水或者热媒则只间隔板芯侧壁，可以直接将热量传导给水或者热媒。如图1-3所示，本发明的板芯为具有扁平形状的空心腔体结构，且该板芯其中一个表面设置有太阳能吸热涂层。实际使用的时候其厚度控制在一厘米以下，考虑板芯边缘需要焊接密封，故可参考现有板式集热器尺寸制作成一米乘以两米的整块板芯，其一个表面上设置吸热涂层。由于本发明中的板式集热器板芯具有相对比较大的尺寸，因此其整体结构需要加强，如图4-6所示，在本发明中采用的结构是在所述的板芯两块面板中的至少一个上设置有突起的固定台5，所述的固定台5顶端与对面的面板2固定连接，通过采用上述的固定台5与对面的面板2固定连接构成框架结构，使板芯内部的连接强度大幅提高，所述的固定台5呈阵列装排布在板芯面板上。如图1-5所示，在本发明的板芯上还设置有热媒连接管3，以便将上述的板芯连接到集热管路中，故在所述的板芯上还设置有与空心腔体连通的热媒连接管3。为了是板芯中的水或者热媒流动更加顺