专利名称：太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种“平板式”太阳能热水器的集热面钣及太阳能“光伏”发电板的冷 凝面钣，特别是一种能明显改善提高其效能且低成本的集热面钣，属于太阳能运用领域。
背景技术：
现有技术的太阳能“平板式”热水器的有效集热面积为0. 96mX 1. 94m(平板面积 IMX 2M)，有效面积利用率达93%，玻板的透射比α为93%，集热面钣的辐射吸收比α为 88%，则理论可达的最大能效为93% Χ93% Χ88%=76%。而“真空玻璃集热管”热水器 理论可达的最大能效仅有55%，扣除管内留存热水能量，实际33. 5%，但“平板式”的冬季 热效却不如后者。特别是由于“平板式”热水器的保温性差，导致冬季热效低，以至在长江 中下游地区，冬季都不能提供足够温度的洗浴用水。原因除保温性能差外，还在于其集热面 钣的热传递速率q偏低，导致面钣收集的辐射能量不能及时导出，被白白浪费掉。且面钣的 辐射吸收比α相比玻管吸热涂层的α值仍不够高，尚有较大的改善余地。太阳能“平板式”热水器的集热面钣采用0. 25mm厚的整张铜质面钣焊接在铜质导 热铜管上，导热铜管与下端进水、上端出水管道成“工”字型排列焊接连通，面钣0. 96m的宽 度上(集热器1MX2M)均布8根导热铜管，用于携带走面钣收集的太阳辐射能量。“平板 式”热水器的集热面钣的另一种安装方式为用“水铜热管”替代导热铜管，以获得更好的传 热效能。以北纬32°冬季太阳平均辐照功率750W/M2计，平均每管所占1/2面积的辐照功 率为86W。虽铜的导热系数高，但由于传热面的截面积仅达(0.000485M2)、平均传热距离为 (0. 026M)，导致面钣收集的能量不能及时传导出去，使面钣温度升高。根据热传导的传递速 率q的公式计算，其q比面钣的平均温度与传热介质间的温度差q/T值仅达7. 2W/°C，面钣 的平均温度比吸热管道内的传热介质高出11. 94°C，而最远点即两管间的中间点(0.052M) 的温度将更高。因“平板式”热水器的保温性差，导致热水器面钣温度与环境温度之间的差值不 大，当面钣温度与环境温度间的温度差达到该差值时，即达到基本平衡稳定状态。所以在太 阳辐照强度和环境温度不变的条件下，热水器储水的最高水温不会随太阳辐照时间的增 加而发生变化，也不会随集热面钣的面积增加而升高，这也是平板式热水器冬季不能提供 足够温度的洗浴用水的原因之所在。通过增加面钣的厚度可提高热传递速率，降低面钣温度，减小集热面钣与储水间 的温度差，则在上述环境温度不变的条件下提高了热水器内的水温。对于100升的太阳能 热水器，集热面钣温度每降低一度，则水温就升高一度，既可多获得418. 2KJ的热量。同样， 提高面钣的辐射吸收比α，相当于增加了太阳辐照强度，集热面钣温度将升高，则储水温度 也得以提高。如将集热面钣厚度由现0. 25mm增加到0. 8mm，将使面钣的q/T值达23. 6W/°C，可 使面钣的平均温度与导热铜管内的传热介质的温度差由11.94°C降到3. 65°C。但因太阳能 “平板式”热水器是现有家用太阳能热水器包括其他类热水器中成本和售价均最高的产品，且成倍高出。又因铜材价值高，单位密度大，集热面钣在其成本中占有较大比重，将厚度增 加到0. 75mm，仅面钣材料成本将增加3倍达千元，而增加导热铜管数量将增加面钣与导热 铜管的焊接量，增加导热铜管的两端与进、出水铜管成“丁”字型管道接头焊接量，且材料成 本仍将增加。同时要将厚度很薄的铜质面钣加工处理成所谓黑体表面，以提高辐射吸收比 α，也存在较大的工艺难度，这也是目前面钣辐射吸收比α比较低的原因。同时太阳能“光伏”发电板在夏季高温时发电量会产生较大幅度的降低，因而产生 了加装水冷凝器的电板，即提高了夏季产电量，又提供了冷凝热水。其现有技术结构主要分 为两类一类是仅在电板背面加一块带有平板保温层的冷凝器；另一类是在电板背面加一 块带有平板玻璃的冷凝器，电板正面设有抛物面聚焦镜，太阳光同时照射在冷凝器和聚焦 镜上，电板通过镜面聚焦照射发电，冷凝器同时获得辐射能量和电板发电产生的热量。该两 类其实就是在电板上加装一块太阳能“平板式”的集热面钣或集热器，所以同样存在上述太 阳能“平板式”集热面钣所存在的问题。同时还存在现结构集热面钣与“光伏”电板难以贴 覆平整，影响实际冷凝效果等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述“平板式”太阳能热水器的不足之处，设计一种能较 大幅度提高“平板式”热水器的热效，特别是冬季热效，减少冬季耗能，具有太阳辐射吸收比 α高，热传递速率快，结构合理，工艺简单、成本低、安装使用方便，并适合作为“光伏”发电 的冷凝器使用，易于大批量生产的高可靠度的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面 钣。本发明的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，结构主要包括进水铜管、 铝制翅片、导热铜管、出水铜管，所述铝制翅片安装在导热铜管上，所述由多根安装有导热 铜管的铝制翅片拼装成集热面钣，所述导热铜管的两端分别与进水铜管和出水铜管成“丁” 字型接头焊接。所述铝制翅片的仰光面上均设有与翅片成一体的纵向锯齿形吸热槽道。所述铝制 翅片的仰光面上选用喷砂、或选用化学腐蚀处理加工成亚光面。所述铝制翅片与导热铜管的安装选用套装翅片套装在导热铜管的圆柱面上，或选 用夹紧固定，或选直接焊接固定。所述套装翅片上设有圆形安装孔，所述圆形安装孔选用整圆孔或选用开有缺口的 未闭合圆孔。所述选用夹紧固定的铝制翅片下设有夹紧条，所述夹紧条与铝制翅片的安装固定 选用焊接连接，所述导热铜管置于铝制翅片与夹紧条之间夹紧。所述拼装集热面钣的横向宽度由多根铝制翅片拼搭构成。所述铝制翅片长边的一边上设有遮挡横向搭边缝隙的折弯搭边。所述拼装集热面钣的长度选用一根通长铝制翅片、或选用多根铝制翅片拼接。所述拼装集热面钣或选用铝制翅片安装在“水铜热管”上拼装。所述拼装集热面钣安装于太阳能“平板”集热器或太阳能“光伏”发电板的冷凝系 统使用。本发明的拼装集热面钣的翅片选用铝制造。由于，铝材具有优良的冷挤压拉升性能和冷挤压精度，从而可满足翅片与导热铜管安装配合的精度要求，并通过一次性冷挤压 拉升即可获得拥有纵向锯齿形吸热槽道、折弯搭边结构及安装孔的完整翅片，且工艺成熟、 加工费用低、适合大批量生产。由于，在铝制翅片的迎光面上设有纵向锯齿形吸热槽道，使投射到槽道面上部分 被反射出去的辐射能量在另一面被吸收，即使材质的吸收比仅达80%，余20%经另一面二 次吸收后的总辐射吸收比α值仍高达96% (20% X80%+80% )，且铝制翅片表面易于加 工成亚光面并经电化处理成所谓黑体表面，经该处理后的铝制翅片的α值将进一步提高， 故能使集热面钣对太阳辐射能量吸收的效率得到更大幅度的提升。由于，铜与铝的比重相差3. 3倍，铜的材料单位成本与已完成冷挤压加工的翅片 成品单位重量价相比差2. 9倍，总计相差9. 6倍，即使将翅片的厚度增加到1. 5mm，达到铜面 钣厚度0. 25mm的六倍，材料成本仍将降低30%以上。这将大幅度提高集热面钣的热传递速 率q，在铝制翅片厚度达1. 5mm时，面钣的q/T值将由现在的7. 2W/°C提高到23. 6ff/°C，使面 钣的平均温度与导热管道内的传热介质温度差由11. 94°C降低到3. 650C (0. 75mm厚的铜质 面钣为4°C )，热水器水温得以提高8. 3度。本发明的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，由于改变了现有结构、材 料和工艺，通过提高辐射吸收比，使α值由88%提高到96%，相当于提高总体能效5%，使 集热面钣平均温度抬高，100升水箱储水温度得以提高2°C ；通过增加面钣厚度，提高面钣的 热传递速率q，使面钣的q/T值由7. 2W/°C提高到23. 6W/°C，面钣的平均温度与导热铜管内 的传热介质温度差由11. 94°C降低到3. 65°C，相比等于提高水温8. 3°C，达到冬季水温总体 提高10°C，每吨水节电11. 6度和集热面钣成本降低30%的效果。以冬季自来水温度6°C， “平板式”热水器的水温由32°C增加到42°C计，则提高热效达38%，具有结构合理，工艺简 单、成本低、效果明显之特点。
附图1是本发明的实施例中的一种结构示意图；附图2是本发明的几种翅片截面结构示意图；附图3是本发明的另两种翅片截面仰光面结构示意图，附图4是本发明安装于太阳能“光伏”发电板的冷凝系统中的实施例中的一种结 构示意图。附图1中1是进水铜管，2是铝制翅片，3是导热铜管，4是出水铜管。附图2中2A是压配合套装安装，2B套装挤压合紧安装，2C焊接固定安装，2D夹 紧固定安装，5是翅片的折弯搭边，6是焊缝，7是夹紧条，8是纵向锯齿形槽道局部齿形放大 图，9是翅片横向搭边结构的局部放大图，10是仰光面。附图3中10是仰光面。附图4中2是铝制翅片，3是导热铜管，8是纵向锯齿形槽道，11是边框，12是平 板玻璃，13是周边保温层，14是“光伏”电板，15是“光伏”电板上的平板玻璃，16是抛物面
聚光镜。
具体实施例方式附图是以太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣为例，非限制性公开了本发 明中的具体实施例，对于其它类型的太阳能集热器同样适用。结合附图对本发明作进一步 描述如下。参见附图1 本发明的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，结构主要包 括进水铜管1，铝制翅片2，导热铜管3，出水铜管4，所述铝制翅片2安装在导热铜管3上， 所述由多根安装有导热铜管3的铝制翅片2拼装成集热面钣，所述导热铜管3的两端分别 与进水铜管1和出水铜管4成“丁”字型接头焊接。参见附图2 所述铝制翅片2的仰光面10上均设有与翅片成一体的纵向锯齿形吸 热槽道8，8是纵向锯齿形槽道局部齿形放大图。所述铝制翅片的仰光面10上选用喷砂或 选用化学腐蚀处理加工成亚光面，所述亚光面上用铝的电化成处理黑色表面。最好是选用 先喷砂再做化学腐蚀处理以获得极佳的亚光面(因喷砂处理的凹点表面是光滑面)，最后 经铝的电化处理形成所谓黑体表面。所述铝制翅片2与导热铜管3的安装选用套装翅片2A或2B套装在导热铜管的圆 柱面上，或选直接焊接固定2C，或选用夹紧固定2D。所述套装翅片上2A和2B设有圆形安装孔，所述圆形安装孔选用整圆孔2A或选用 开有缺口的未闭合圆孔2B。所述选用夹紧固定2D的铝制翅片2下设有夹紧条7，所述夹紧条7与铝制翅片2 的安装固定选用焊接连接，所述导热铜管3置于铝制翅片2与夹紧条7之间夹紧。所述拼装集热面钣的横向宽度由多根铝制翅片2拼搭构成，9是翅片横向搭边的 局部放大图.所述铝制翅片2长边的一边上设有遮挡横向搭边缝隙透光的折弯搭边5。所述拼装集热面钣的长度选用一根通长铝制翅片2、或选用多根铝制翅片2拼接。所述拼装集热面钣或选用铝制翅片2安装在“水铜热管”上拼装。所述选用压配合套装2A的铝制翅片2的安装孔与导热铜管3选用选用较松的过 渡配合，将导热铜管3插入加热到150°C左右的铝制翅片2的安装孔中。所述选用套装挤压合紧2B的铝制翅片2的安装孔与导热铜管3选用过度配合、 或选用紧配合套接安装。所述选用焊接固定2C的铝制翅片2的半圆形安装孔的R面与导热铜管3配合，选 用超声波焊接或激光焊接连接固定，6是焊缝，所述集热面钣的长度可选用多根铝制翅片2 拼接，以减小热胀冷缩的影响。所述选用夹紧固定2D的铝制翅片2的半圆形安装孔的R面与导热铜管3配合，铝 制翅片2与夹紧条7将导热铜管3夹紧固定，所述铝制翅片2和夹紧条7的长度选用整根 与集热面钣的需求长度等长翅片。参见附图4 为选用套装(图3)结构。由仰光面上设有纵向锯齿形吸热槽道8的 铝制翅片2、导热铜管3、边框11、平板玻璃12和周边保温层13构成电板的冷凝器，阳光直 接照射在冷凝器的翅片2上，阳光同时照射在聚焦镜16上，电板通过镜面反射聚焦照射在 发电板上，翅片2的背光平面与“光伏”电板贴合，带走电板上的热量。相比现有铜质集热 面钣结构，因钣材厚度大(1. 5mm)，平面度好，且因无需与导热铜管3焊接连接固定，不会产生焊接变形，故而大大提高了与“光伏”电板的贴覆平整度，提高了冷凝器的效能。
最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出 的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，结构主要包括进水铜管，铝制翅 片，导热铜管，出水铜管，其特征在于包括迎光面上设有吸热槽道的铝制翅片，所述铝制翅 片安装在导热铜管上，所述由多根安装有导热铜管的铝制翅片拼装成集热面钣，所述导热 铜管的两端分别与进水铜管和出水铜管成“丁”字型接头焊接。
2.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述铝制翅片的仰光面上均设有与翅片成一体的纵向锯齿形吸热槽道。
3.如权利要求1或2所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在 于，所述铝制翅片的仰光面上选用喷砂或选用化学腐蚀处理加工成亚光面。
4.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述铝制翅片与导热铜管的安装选用套装翅片套装在导热铜管的圆柱面上，或选用直接焊 接固定，或选用夹紧固定。
5.如权利要求4所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述套装翅片上设有圆形安装孔，所述圆形安装孔选用整圆孔或选用开有缺口的未闭合圆 孔。
6.如权利要求4所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述选用夹紧固定的铝制翅片下设有夹紧条，所述夹紧条与铝制翅片的安装固定选用焊接 连接，所述导热铜管置于铝制翅片与夹紧条之间夹紧。
7.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述集热面钣的横向宽度由多根铝制翅片拼搭构成。
8.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述集热面钣的长度选用一根通长铝制翅片或选用多根铝制翅片拼接。
9.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述拼装集热面钣或选用铝制翅片安装在“水铜热管”上拼装。
10.如权利要求1所述的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其特征还在于， 所述拼装集热面钣安装于太阳能“平板”集热器或太阳能“光伏”发电板的冷凝系统使用。
全文摘要
本发明的太阳能“亚光吸热槽道翅片式”拼装集热面钣，其结构主要包括进水铜管，铝制翅片，导热铜管，出水铜管，安装于太阳能“平板”集热器或太阳能“光伏”发电板的冷凝系统使用。由于改变了现有结构、材料和工艺，降低了成本。且通过采用二次吸收技术，使面钣的辐射吸收比α提高到96％，100升水箱储水温度得以提高2℃；通过提高面钣的热传递速率q，使q比面钣的平均温度与传热介质间的温度差q/T值由现技术的7.2W/℃提高到23.6W/℃，达到0.8mm铜质面钣的导热性能，而材料成本仅是其1/5，面钣的平均温度与导热管道内的传热介质温度差由现在的12℃降低到4℃以下，储水温度得以升高8℃，达到冬季水温总体提高10℃，每吨洗浴用水节电11.6度的效果。相比0.25mm厚的铜质面钣，降低面钣材料成本30％，提高热效率达38％，具有结构合理，工艺简单、成本低、效果明显之特点。
文档编号F24J2/48GK102080883SQ20111002302
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者李光华, 谢河 申请人:南京绿盾电气设备有限公司