CN201259336Y - 新型平板式太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型平板式太阳能集热器，包括平板式集热器框架，其特征在于：所述平板式集热器的框架内设置有翅片，所述翅片位于框架的上下端面之间，所述翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，并灌装有工质，各通道再灌装工质后自然形成热管效应，平板状集热器一端设置于储水箱中，在水箱中的储水中冷凝放热以制备热水。本实用新型具有结构简单、工作可靠、成本低廉、免维护、集热效率高、抗冻、节能的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，特别涉及一种新型的平板式集热器。
背景技术
煤和石油等传统能源的过度开采和使用导致这种不可再生的生物质能源的日渐枯竭，而太阳能作为可再生的环保新能源，正越来越受到当今社会的重视。
太阳能集热器作为太阳能利用的一个重要领域，相对于其它的太阳能利用技术而言，其不但结构简单、成本低廉、便于维护，而且使用可靠性高，一次安装后，无需消耗任何外在动力，可以为人们的生活、生产活动提供大量热水，极大方便、提高了人们的生活质量。
目前，市场上普遍应用的太阳能集热器主要包括以下四种：平板式、真空管式、热管式、U型管式。四种类型各有优缺点，一般都是用户根据当地气候特征以及所需的热水温度、用途进行选定。
平板式太阳能集热器的优点非常突出：热效率高采用金属管板式结构，强度、寿命及工作可靠性均非常好，可免维护，工作寿命可达15年，具有很高的性价比；其最主要的缺点就是不抗冻，对于广东、福建、海南、广西、云南等位于南方地区的用户，由于该地区冬季无霜冻气候，由于无须考虑冬季抗冻问题，该地区用户采用平板式太阳能集热器最为合适。
真空管式太阳能集热器既具有抗冻的特性，且性价比也比热管式、U型管式太阳能集热器高，其主要缺点是：不承压、易结水垢、易爆裂；对于长江、黄河流域地区的用户来说，冬季具有霜冻气候，其一般气温高于-20℃，因此可选用真空管式太阳能集热器。
热管式太阳能集热器能够抵御-40℃的低温，这是平板式太阳能集热器和真空管式太阳能集热器所无法比拟的，但是热管式太阳能集热器的造价很高，且热效率很低，因此在东北三省、内蒙古、新疆、西藏地区，由于该地区冬季气温极低，本区域内的用户就必须选择热管式太阳能集热器。
对于工业用途的热水供应，较好的选择是平板式太阳能热水器。工业热水需要量大，需要很大面积的太阳能集热器，要求集热器不易损坏、易维护、可承压，平板式太阳能集
热器在这方面具有显著的优越性，而真空管式、热管式、U型管式太阳能集热器都不适于这种大型工业应用。例如，真空管式太阳能集热器平均每年有8‰的破损率，而在整个集热系统中，一根管的破裂将导致整个系统的瘫痪。
综上所述，目前应用的各种太阳能集热器在抗冻能力、热效率、工作可靠性上存在着这样或那样的缺陷，从而使得应用上受到较大的限制，降低了太阳能利用的推广和发展。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种具有广泛实用性的具有高集热效率的新型的平板式太阳能集热器，本实用新型的太阳能集热器兼具了热管式太阳能集热器与平板式太阳能集热器的优点。
本实用新型的技术方案如下：
一种新型平板式太阳能集热器，包括平板式集热器框架，其特征在于：所述平板式集热器的框架内设置有翅片，所述翅片位于框架的上下端面之间，所述翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，各通道中灌装有工质，平板状集热器一端设置于储水箱中，在水箱中的储水中冷凝放热。
所述翅片为由硬质材料制成的、其内具有若干整体通透孔的、具有与平板框架内部形状相适配轮廓的网状结构。
所述翅片为W形波纹状板片结构，各W形峰谷部位与框架内壁相接，形成交替设置的三角形孔道。
所述翅片形成的各孔道通路为一端在框架内腔开放，另一端与框架内壁相接封闭。
所述翅片形成的各孔道通路其两端均在框架内腔中开放，各孔道通路在框架内腔中两端相通。
所述每个包含有内部翅片的框架为一个吸热单元，或者是2个或2个以上的分别包含内部翅片的框架共同组成一个吸热单元，所述集热器可以将若干个吸热单元的冷凝换热端与总的热水系统相连。
所述翅片与框架相连接处均通过钎焊炉内整体钎焊为一体结构。
所述平板集热器外侧设置有透光板
所述平板集热器底部设置有绝热层。
本实用新型的技术效果：
本实用新型通过在平板式框架内设置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架内经真空处理后灌装制冷工质，制冷工质在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成热管效应，将热管的冷凝端所在的平板框架端部设置于储水箱中，所述冷凝端在水箱的储水中进行冷凝换热以制得热水。这种太阳能集热方法一方面具有全平板面集热的高效性，内部热管高效热输运的特性，使得该平板集热器具有高效率，抗低温，且平板热管内翅具有强化传热及极大强化平板热管承压强度等优良特性，该平板式太阳能集热器具有结构强度高、免维护的优点，再者通过内翅片将可框架内空腔分隔成若干大量的通透型孔道结构，通过真空处理后灌装制冷工质，从而使得内腔中的各孔道均形成热管结构，这种热管结构则具备了热管式太阳能集热器的抗冻特性，从而使得本实用新型的太阳能集热器不但具备平板式太阳能集热器的优点，而且也兼具了热管式太阳能集热器的抗冻的特性，使得本实用新型的太阳能集热器具有更为广泛的应用范围和集热效率，综合了平板式和热管式集热器的优点，同时消除了各自的缺陷和不足，具有结构简单、工作可靠、成本低廉、免维护、集热效率高、抗冻的特点。
为了进一步提高本实用新型的平板式太阳能集热器的抗冻特性，还可以采用抗冻制冷工质以进一步提高抗冻性能，使得本实用新型的平板式太阳能集热器具有更大的抗冻适用性。
采用框架中内置翅片，翅片可以对框架起到支撑加强的作用，能进一步提高框架结构的强度，反过来说，采用本实用新型的平板式结构，可以进一步降低框架结构的板材厚度，也就是降低框架的材料消耗，降低产品的材料成本，具有节能降耗的效果。
附图说明
图1所示是本实用新型太阳能集热器的一种实施例结构示意图；
图2所示是本实用新型太阳能集热器的一种实施例结构示意图；
图3所示是本实用新型太阳能集热器的一种模块化实施例结构示意图；
图4所示是本实用新型太阳能集热器的一种模块化实施例结构示意图；
图5所示是本实用新型太阳能集热器的平板内部横截面结构示意图；
图6所示是本实用新型太阳能集热器的平板内部横截面结构的部分放大示意图；
图7所示是本实用新型太阳能集热器的平板内热管两端开放的结构示意图；
图8所示是本实用新型太阳能集热器的平板内热管一端开放的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示为本实用新型的太阳能集热器的结构示意图。
本实施例中太阳能集热器包括平板结构的吸热板1、换热器2及其进出口——水管3和水管4，其中吸热板1的吸热段12向阳裸露设置以吸收太阳光线，放热段13设置于换热器2中，放热段13在换热器2中冷凝放热，并将换热器2中的储水加热。
吸热段12向阳的一侧为吸光面，其上设置有能高效吸收太阳能的吸热涂层8(参见图5、图6)，以尽可能提高吸热效率，吸热板1的平板框架内设置有翅片11，翅片11位于框架的上下端面之间，图中所示翅片11为具有W形波纹结构的板片，翅片11的波纹结构的峰谷部位分别与吸热板1的板内壁相接，翅片11上的每一峰谷均与板壁之间形成一孔状管路，整个翅片11将框架的内部空间分隔成若干孔状管路，框架内部为真空结构，并灌装有制冷工质，工质分别充填于各孔状通道的一端，这些孔状通道就相应成为热管。
本实施例的工作原理：吸热段12吸收太阳辐射热，热管内工质吸热蒸发，高温蒸气分别通过各管路进入吸热段12进行冷凝放热，在与换热器2中的水交换热量后冷凝为液体流回吸热板1下部，液体吸热再蒸发…，如此周而复始，就可以将吸热板1所吸收的辐射热量源源不断地传递给换热器2中的水，将从而达到利用太阳能辐射热的目的。
翅片11也可以制成具有通孔结构的网状体，其与吸热板1的内壁相接，其内部和与板壁相邻处分别形成若干通道管路，灌装工质后也形成整体热管结构。
对于翅片11所形成的各管路而言，如果在形成各管路的管壁上开有大量通孔，则各管路相互连通，整个吸热板1的内腔形成为一个总的热管结构。
翅片11在吸热板1内所形成的各热管14，热管14两端与吸热板1板壁之间既可以封闭一端而保留另一端开放，即热管端16封闭，热管端15相互连通，从而形成各热管之间相互独立(如图8)；也可以采用各热管两端15、16均开放，从而各热管的两端均相互连通，从而各热管之间又可以作为一个总的热管结构(如图7)。
换热器2可以采用管状结构，如本实施例(如图1)，也可以采用水箱式结构，如图2所示的换热器5，其上设置有上水管6和出水管7。
为了进一步提高本实用新型集热器的集热效能，吸热板1吸热侧上部设置有防止热散失的透光板9，透光板9由具有良好透光和很好绝热性能的材料制成，透光板9与吸热板1之间设有空气层，吸热板1另一侧设有绝热层10。绝热层10由具有良好绝热能力的材料制成，为了增加整个装置的刚度和强度，绝热层可选用聚四氟乙烯材料制成。吸热板的横截面结构如图5所示
吸热板1可采用铝质材料，吸热板1的工作液体为适当的工质。
吸热板也可采用模块化设计，如图3所示的吸热板模块8。每个模块单元均可包括玻璃板9、玻璃板9与吸热板1上端面之间的空气夹层以及吸热板下端面处的绝热层10。
这种带有多个微细槽道的吸热板1，吸热板1可以利用毛细驱动力促使蒸发段的蒸汽更快速的向冷凝段移动，同时也可以促使冷凝液更快速的返回到蒸发段进行再次蒸发，依次循环，很明显，这种吸热板结构具有比现有普通集热板更大的集热效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式。对于本领域的技术人员而言，依据本实用新型的实质还可以做出很多变型和改进，但这些变型和改进均将落入本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1、一种新型平板式太阳能集热器，包括平板式集热器框架，其特征在于：所述平板式集热器的框架内设置有翅片，所述翅片位于框架的上下端面之间，所述翅片将框架的内部空间分隔成若干孔状通道，框架内部为真空结构，各通道中灌装有工质，平板状集热器一端设置于储水箱中，在水箱中的储水中冷凝放热。
2、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片为由硬质材料制成的、其内具有若干整体通透孔的、具有与平板框架内部形状相适配轮廓的网状结构。
3、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片为W形波纹状板片结构，各W形峰谷部位与框架内壁相接，形成交替设置的三角形孔道。
4、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片形成的各孔道通路为一端在框架内腔开放，另一端与框架内壁相接封闭。
5、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片形成的各孔道通路其两端均在框架内腔中开放，各孔道通路在框架内腔中两端相通。
6、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述每个包含有内部翅片的框架为一个吸热单元，或者是2个或2个以上的分别包含内部翅片的框架共同组成一个吸热单元，所述集热器可以将若干个吸热单元的冷凝换热端与总的储水箱相连。
7、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述翅片与框架相连接处均通过钎焊炉内整体钎焊为一体结构。
8、如权利要求1所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述平板集热器外侧设置有透光板。
9、如权利要求8所述的新型平板式太阳能集热器，其特征在于：所述平板集热器底部设置有绝热层。
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