专利名称：承压式平板太阳能集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种将传统平板太阳能集热器进行改进，使既能以工作介质为 水的传统太阳能热水器方式使用，又能够以制冷剂作为工作介质的直廖式太阳能 热泵蒸发器使用，属于太阳能热水器，太阳能热泵的技术领域。背聚技术太阳能集热技术发展到今天无论在技术上的集热效率方面，还是商业上的性 价比方面都已具备了大规模推广使用的条件，但在安装形式、安全性寿命及与建 筑物的协调美观方面还霈进一步改进。集热器必须作为建筑物的一部分，两者在 美学效果上有机结合，集热器必须与建筑物同寿命。￥ 集皿在这方面具有其 它集热器无法比拟的优势1) 平板集热器无真空度要求，寿命较长，尤其是优质的自熔焊全锎集热器， 其寿命甚至比建筑物本体还长。2) 在平板集热器中，工作介质在金属管道中流动，不接触玻璃不会因冷炸、 热炸引起水或工质大量泄漏导致系统瘫痪。3) 平板集热器中，集热元件与走水部件之间为焊接或全金属密封，不使用必 然随时间老化的胶圃，长期运行可靠性更好。4) 平板集热器在实现无间隙安装生产热水的同时，兼具保温、隔热、遮光、 挡风雨等传统屋面的全部功能从而部分或全部取代屋顶材料减少建筑造价。5) 平板集热器形状结构灵活，很容易使集热器与建筑本体达到有机结合。 正是由于平板集热器具有以上诸多优点，在欧洲、美国、澳大利亚等经济发达地区平板集热器的产销量占太阳能集热器总产销量的80%以上。但是，由于传统平板太阳能集热器的工作介质一般是水，通过太阳能直接加 热水以满足生活热水供应。这种方式虽然简单，但是在寒冷的冬季可能会产生冻结现象，甚至会冻裂集热器本身。而目前的防冻技术还处子研究发展阶段，不能 令人满意，使传统平板集热器在高纬度寒冷地区的使用受到限镧。而且在太阳辐 射不足时，仅仅采用太阳能加热水无法满足生活热水温度要求*平板集热器在热
损失方面的缺陷也很明显，需要通过一定的措施提髙集热效率。 发明内容技术问鼉本实用新型的目的是提供一种可以使用不同工作介质的承压式平 板太阳能集热器，可以根据不同霈要采用不同的制冷剂，在不同的蒸发压力下均 能正常工作。技术方案本实用新型的承压式平板太阳能集热器，玻璃蒹板、聚碳酸醮透 明盖板、小肋片、吸热芯板、底部保温层、承压管道、蜂窝结构材料；该太阳能 集热器的上部为玻璃盖板，在玻璃盖板的下部为聚碳酸酯透明盏板，在聚碳酸酯 透明盖板的下表面连接有小肋片，在聚碳酸酶透明盖拔的下部为吸热芯板，在吸 热芯板的上表面设有蜂窝结构材料，在吸热芯板的下部为底部保温层，在底部保 温层中设有承压管道。在承压管道上设有电子膨胀阔将焊接在吸热芯板下的介质管道加以改进，为了适应在太阳能热泵方式的运 行，适当增加管壁厚度，以提高其承压性能。同时由于某些制冷剂的溶水性较差， 在集热器适当位置装设干燥器，以避免"冰塞"现象。为了充分利用太阳能和减 少热损失，采用带有肋片的聚碳黢脂透明盖板，并在吸热芯板上放置蜂窝结构材 料，以减少对流和辐射损失，使集热效率大大增加。在介质管道上设置电子膨胀 阀，调节制冷剂流Jt使负荷匹配。有益效果本实用新型的有益效果是采用承压管流道，在可以改工作介质 为制冷剂，使集热器作为太阳能热泵蒸发器，使得在^fe直接获得生活热水的情 况下，以太阳能热泵形式工作。同时，由于采用承压结构管道，可以根据不同需 要采用不同的制冷剂，在不同的蒸发压力下均能正常工作。1. 该平板集热器可以使用不同的工作介质，使用灵活；2. 双重防热损失措施大大提高了集热器的集热效率。附國说明图l是该平板集热器的示意图。其中有玻璃盖板l、聚碳酸酯透明盖板2、小肋片3、吸热芯板4、底部保温层5、承压管道6、蜂窝结构材料7。 图2是
图1的横向剖视结构示竟图。 图3蜂窝材料结构示意图。
具体实麄方式
图1是该平板集热器的示意图.玻璃盖板1起到减少散热和产生溫室效应的 作用；聚碳酸酯透明盖板2、小肋片3为一体构成具有小肋片的聚碳酸酯透明盖 板，这些小肋片在吸热芯板上方形成了许多小空间，用以抑制空气自然对流；吸 热芯板4是涂有涂层的吸热铝板，涂层采用选择性阳极化涂层；承压管道6采用 导热性能良好的铜管材料，适当增加管壁厚度，提高其承压能力，使工作介质可 以是各种制冷剂，集热器可以作为太阳能热泵蒸发器使用；蜂窝结构材料7是， 该种材料直接安置在吸热板板面上，既能减少表面空气自然对流，而且大大降低 了辐射散热。蜂窝结构和带肋片的聚碳酸酯盖板起到了双重抑制集热器热损失的 作用。底部采用玻璃棉保温，进一步减少了热损失，提商集热效率。在加工时， 承压管与吸热板釆用焊接连接，应保证焊接强度足够，并不会产生气缝，尽量减 少接触热阻。该太阳能集热器的上部为玻璃盖板1，在玻瑰盖板1的下都为聚碳酸酯透明 盡板2，在聚碳酸酯透明盖板2的下表面连接有小肋片3，在聚裱酸酯透明盖板2 的下部为吸热芯板4，在吸热芯板4的上表面设有蜂窝缩构材料7，在吸热芯板4 的下部为底部保温层5,在底郁保温层5中设有承压管道6。在承压管道6上设有 电子膨胀阀。由于在热泵运行状态下，制冷剂的蒸发压力远大于正常生活热水的 压力，传统介质流道的承压性能无法满足蒸发压力要求，因此必须改用具有较离 承压能力的管道。介质流道经过特别加工处理，能够承受一定压力，从而能满足 制冷剂在管道中蒸发要求。平板集热器的热损失主要集中在集热板与周围空气的对流散热上。对于有盖 板的集热器，对流损失又分为由吸热板到盖板的内对流损失，以及由兼板到周围 空气的外对流损失。在无风情况下，外对流损失是由自然对流引起的。在低Kit 时，空气对流也占支配地位。虽然也应该设法降低外对流损失，但康有效的还是 减少内对流损失，以降低盖板的温度。降低内对流损失，常用的方法是縮小空气 间隙和在吸热板和盖板之间填入隔热材料。本设计在吸热板上方安置聚碳酸酯透 明盖板，盖板下的小肋片把空气流道分隔成许多小的通道，相当于减小了空气间 隙；同时在吸热板上安放的蜂窝材料，本身也减小了空气流动空间。因此，能够 有效的降低内对流损失。在集热器工作过程中，在板温高于环m度时，集熟器不可避免佥向周围环境辐射传热，这部分辐射热损失也是平板集热器热损失的重要部分。在本设计中, 通过在吸热板上布置一种蜂窝结构材料，有效的减少了辗射郁分热损失。蜂窝结
构如附图3所示，其减少辐射损失的原理是蜂窝的^蜂格都是正六边形的空 心柱体，蜂格的透光率对于平行光可达到97%以上，对于不平行的光线，蜂格壁可以将不垂直蜂窝的单面貼以面板，则蜂窝便具有了良好的吸光性能。由于蜂格 壁可以遮挡住大部分阳光，使光线的多次反射都在蜂格壁上进行，因此光线几乎 全部被蜂窝结构所吸收，如果蜂窝是黑色的，蜂窝的吸光性能将接近绝对黑体。 通过这种措施，大大降低了辐射损失。同时，在吸热板上安放蜂窝结构材料，本 身也减小了空气流动空间，也有效的降低了内对流损失。附着在集热器吸热板芯上的吸热涂层的优劣直接彩响了太阳能热水器的性 能。吸热涂层总体上可分为非选择性涂层与选择性涂层两大类，区分它们吸热性能的重要指标是其吸收比"与发射比s的比值a/s。非选择性吸热涂层的"/s = 1;选择性吸热涂层的a/e〉l,而且同为选择性吸热涂层， 一般比值越大者，性能 越好。吸热涂层的另一个重要指标是其耐候性，它的好坏关系到涂层以至热水器 使用寿命的长短。选择性阳极化涂层是目前广泛应用于平板式太阳能集热器上较 理想的涂层，其a/s〉3,使用^在十年左右。综合其吸热性能和使用寿命，本 设计采用选择性阳极化涂层。带肋片的聚羰酸酯透明盏板以及蜂窝结构材料，大大减少了吸热芯板表面的 空气对流，并显蕃降低了辐射损失，使得集热效率明显增加。选择性阳极化涂层 提离了集皿的整体性能。介质管道上的电子膨胀阀，能够根据不同的负荷要求，调节制冷剂流i,同 时节流降压，使得蒸发量满足负荷匹配。由于介质管道能够流动不同制冷剂，可以通过利用不同的镧冷剂进行实验， 找出效率相对较髙而且满足环保要求的制冷剂，作为集热器的工作介质。聚碳酸 酯和蜂窝结构的双重防热损措施，提高了集热器的集热效率，使得系统在太阳辐 射情况不佳的场合仍能够较为髙效的使用。
权利要求1.一种承压式平板太阳能集热器，其特征在于该太阳能集热器的上部为玻璃盖板(1)，在玻璃盖板(1)的下部为聚碳酸酯透明盖板(2)，在聚碳酸酯透明盖板(2)的下表面连接有小肋片(3)，在聚碳酸酯透明盖板(2)的下部为吸热芯板(4)，在吸热芯板(4)的上表面设有蜂窝结构材料(7)，在吸热芯板(4)的下部为底部保温层(5)，在底部保温层(5)中设有承压管道(6)。
2. 根据权利要求1所述的承压式平板太阳能集热器,其特征在于采用了聚碳 酸酯肋片盖板和蜂窝结构双重防止热损失，同时在承压管道(6)上设有电子膨胀 阀。
专利摘要承压式平板太阳能集热器是一种将传统平板太阳能集热器进行改进，使既能以工作介质为水的传统太阳能热水器方式使用，又能够以制冷剂作为工作介质的直膨式太阳能热泵蒸发器使用，该太阳能集热器的上部为玻璃盖板(1)，在玻璃盖板(1)的下部为聚碳酸酯透明盖板(2)，在聚碳酸酯透明盖板(2)的下表面连接有小肋片(3)，在聚碳酸酯透明盖板(2)的下部为吸热芯板(4)，在吸热芯板(4)的上表面设有蜂窝结构材料(7)，在吸热芯板(4)的下部为底部保温层(5)，在底部保温层(5)中设有承压管道(6)。该太阳能集热器平板结构在没有设置储水箱的情况下能够与建筑很好的结合，实现建筑一体化。
文档编号F24J2/24GK201032297SQ200720037408
公开日2008年3月5日 申请日期2007年5月15日 优先权日2007年5月15日
发明者张小松, 彭东根, 徐新建, 李舒宏, 磊 杨, 焦青太, 王万忠 申请人:江苏太阳雨太阳能有限公司;东南大学