專利名稱：新型平板式太陽(yáng)能集熱方法及其集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的平板式集熱方法及采用該方法的
集熱器。
背景技術(shù)：
煤和石油等傳統(tǒng)能源的過(guò)度開(kāi)采和使用導(dǎo)致這種不可再生的生物質(zhì)能源的日漸枯竭，而 太陽(yáng)能作為可再生的環(huán)保新能源，正越來(lái)越受到當(dāng)今社會(huì)的重視。
太陽(yáng)能集熱器作為太陽(yáng)能利用的一個(gè)重要領(lǐng)域，相對(duì)于其它的太陽(yáng)能利用技術(shù)而言，其 不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、便于維護(hù)，而且使用可靠性高， 一次安裝后，無(wú)需消耗任何外在 動(dòng)力，可以為人們的生活、生產(chǎn)活動(dòng)提供大量熱水，極大方便、提高了人們的生活質(zhì)量。
目前，市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的太陽(yáng)能集熱器主要包括以下四種平板式、真空管式、熱管式、 U型管式。四種類型各有優(yōu)缺點(diǎn)， 一般都是用戶根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣饕约八璧臒崴疁囟?、?途進(jìn)行選定。
平板式太陽(yáng)能集熱器的優(yōu)點(diǎn)非常突出熱效率高采用金屬管板式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度、壽命及工 作可靠性均非常好，可免維護(hù)，工作壽命可達(dá)15年，具有很高的性價(jià)比；其最主要的缺點(diǎn)就 是不抗凍，對(duì)于廣東、福建、海南、廣西、云南等位于南方地區(qū)的用戶，由于該地區(qū)冬季無(wú) 霜凍氣候，由于無(wú)須考慮冬季抗凍問(wèn)題，該地區(qū)用戶采用平板式太陽(yáng)能集熱器最為合適。
真空管式太陽(yáng)能集熱器既具有抗凍的特性，且性價(jià)比也比熱管式、U型管式太陽(yáng)能集熱 器高，其主要缺點(diǎn)是不承壓、易結(jié)水垢、易爆裂；對(duì)于長(zhǎng)江、黃河流域地區(qū)的用戶來(lái)說(shuō)， 冬季具有霜凍氣候，其一般氣溫高于-2(TC，因此可選用真空管式太陽(yáng)能集熱器。
熱管式太陽(yáng)能集熱器能夠抵御-40'C的低溫，這是平板式太陽(yáng)能集熱器和真空管式太陽(yáng)能 集熱器所無(wú)法比擬的，但是熱管式太陽(yáng)能集熱器的造價(jià)很高，且熱效率很低，因此在東北三 省、內(nèi)蒙古、新疆、西藏地區(qū)，由于該地區(qū)冬季氣溫極低，本區(qū)域內(nèi)的用戶就必須選擇熱管 式太陽(yáng)能集熱器。
對(duì)于工業(yè)用途的熱水供應(yīng)，較好的選擇是平板式太陽(yáng)能熱水器。工業(yè)熱水需要量大， 需要很大面積的太陽(yáng)能集熱器，要求集熱器不易損壞、易維護(hù)、可承壓，平板式太陽(yáng)能集熱
器在這方面具有顯著的優(yōu)越性，而真空管式、熱管式、u型管式太陽(yáng)能集熱器都不適于這種大型工業(yè)應(yīng)用。例如，真空管式太陽(yáng)能集熱器平均每年有8%。的破損率，而在整個(gè)集熱系統(tǒng) 中， 一根管的破裂將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。
綜上所述，目前應(yīng)用的各種太陽(yáng)能集熱器在抗凍能力、熱效率、工作可靠性上存在著這 樣或那樣的缺陷，從而使得應(yīng)用上受到較大的限制，降低了太陽(yáng)能利用的推廣和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有廣泛實(shí)用性的具有 高集熱效率的新型的平板式太陽(yáng)能集熱方法以及采用該方法的太陽(yáng)能集熱器，本發(fā)明的太陽(yáng) 能集熱方法和集熱器兼具了熱管式太陽(yáng)能集熱器與平板式太陽(yáng)能集熱器的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
新型平板式太陽(yáng)能集熱方法，其特征在于所述平板式太陽(yáng)能集熱方法通過(guò)在平板式框 架內(nèi)設(shè)置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架內(nèi)經(jīng)真空處理后灌裝液體工質(zhì)，工 質(zhì)在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成熱管效應(yīng)，將熱管的冷凝端所在的平板框架端部設(shè) 置于儲(chǔ)水箱中，所述冷凝端在水箱的儲(chǔ)水中進(jìn)行冷凝換熱以制得熱水。
一種采用如上所述集熱方法的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，包括平板式集熱器框架，所述 框架的上端面為吸光面，其上有吸熱涂層，其特征在于所述平板式集熱器的框架內(nèi)設(shè)置有 翅片，所述翅片位于框架的上下端面之間，所述翅片將框架的內(nèi)部空間分隔成若干孔狀通道， 框架內(nèi)部為真空結(jié)構(gòu)，并灌裝有工質(zhì)，成整體平板熱管或多數(shù)平行的非圓形熱管，平板狀集 熱器一端設(shè)置于儲(chǔ)水箱中或者與水管相連，在水箱中或水管中冷凝放熱以制備熱水。
所述翅片為由硬質(zhì)材料制成的、其內(nèi)具有若干整體通透孔的、具有有平板框架內(nèi)部形狀 相適配輪廓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，平板框形成整體平板型熱管。
所述翅片為W形波紋狀板片結(jié)構(gòu)，各W形峰谷部位與框架內(nèi)壁相接，形成交替設(shè)置的三 角形孔道。
所述翅片形成的各孔道通路為一端在框架內(nèi)腔開(kāi)放便于一次性抽真空灌液，另一端與框 架內(nèi)壁相接封閉，各孔道通路均為獨(dú)立熱管結(jié)構(gòu)。
所述翅片形成的各孔道通路其兩端均在框架內(nèi)腔中開(kāi)放，各孔道通路在框架內(nèi)腔中相通
形成一體并列熱管結(jié)構(gòu)。
所述每個(gè)包含有內(nèi)部翅片的框架為一個(gè)吸熱單元，或者是2個(gè)或2個(gè)以上的分別包含內(nèi) 部翅片的框架共同組成一個(gè)吸熱單元，所述集熱器可以將若干個(gè)吸熱單元的冷凝換熱端與總的熱水系統(tǒng)相連，構(gòu)成太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)。
所述翅片與框架相連接處均通過(guò)釬焊爐內(nèi)整體釬焊為 一體結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的技術(shù)效果-
本發(fā)明通過(guò)在平板式框架內(nèi)設(shè)置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架內(nèi)經(jīng)真 空處理后灌裝制冷工質(zhì)，制冷工質(zhì)在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成熱管效應(yīng)，將熱管 的冷凝端所在的平板框架端部設(shè)置于儲(chǔ)水箱中，所述冷凝端在水箱的儲(chǔ)水中進(jìn)行冷凝換熱以 制得熱水。這種太陽(yáng)能集熱方法一方面具有全平板面集熱的高效性，內(nèi)部熱管高效熱輸運(yùn)的 特性，使得該平板集熱器具有高效率，抗低溫，且平板熱管內(nèi)翅具有強(qiáng)化傳熱及極大強(qiáng)化平 板熱管承壓強(qiáng)度等優(yōu)良特性，該平板式太陽(yáng)能集熱器具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，再者 通過(guò)內(nèi)翅片將可框架內(nèi)空腔分隔成若干大量的通透型孔道結(jié)構(gòu)，通過(guò)真空處理后灌裝制冷工 質(zhì)，從而使得內(nèi)腔中的各孔道均形成熱管結(jié)構(gòu)，這種熱管結(jié)構(gòu)則具備了熱管式太陽(yáng)能集熱器 的抗凍特性，從而使得本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱器不但具備平板式太陽(yáng)能集熱器的優(yōu)點(diǎn)，而且也 兼具了熱管式太陽(yáng)能集熱器的抗凍的特性，使得本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱器具有更為廣泛的應(yīng)用 范圍和集熱效率，綜合了平板式和熱管式集熱器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了各自的缺陷和不足，具 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉、免維護(hù)、集熱效率高、抗凍的特點(diǎn)。
為了進(jìn)一歩提高本發(fā)明的平板式太陽(yáng)能集熱器的抗凍特性，還可以采用抗凍制冷工質(zhì)以 進(jìn)一歩提高抗凍性能，使得本發(fā)明的平板式太陽(yáng)能集熱器具有更大的抗凍適用性。
采用框架中內(nèi)置翅片，翅片可以對(duì)框架起到支撐加強(qiáng)的作用，能進(jìn)一步提高框架結(jié)構(gòu)的 強(qiáng)度，反過(guò)來(lái)說(shuō)，采用本發(fā)明的平板式結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步降低框架結(jié)構(gòu)的板材厚度，也就是 降低框架的材料消耗，降低產(chǎn)品的材料成本，具有節(jié)能降耗的效果。


圖1所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖2所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖3所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的一種模塊化實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖4所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的一種模塊化實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖5所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的平板內(nèi)部橫截面結(jié)構(gòu)示意圖6所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的平板內(nèi)部橫截面結(jié)構(gòu)的部分放大示意圖7所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的平板內(nèi)熱管兩端開(kāi)放的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示是本發(fā)明太陽(yáng)能集熱器的平板內(nèi)熱管一端開(kāi)放的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩說(shuō)明。
如圖1所示為本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)施例中太陽(yáng)能集熱器包括平板結(jié)構(gòu)的吸熱板1、換熱器2及其進(jìn)出口——水管3和 水管4，其中吸熱板1的吸熱段12向陽(yáng)裸露設(shè)置以吸收太陽(yáng)光線，放熱段13設(shè)置于換熱器2 中，放熱段13在換熱器2中冷凝放熱，并將換熱器2中的儲(chǔ)水加熱。
吸熱段12向陽(yáng)的一側(cè)為吸光面，其上設(shè)置有能高效吸收太陽(yáng)能的吸熱涂層8 (參見(jiàn)圖5、 圖6)，以盡可能提高吸熱效率，吸熱板l的平板框架內(nèi)設(shè)置有翅片ll，翅片ll位于框架的 上下端面之間，圖中所示翅片11為具有W形波紋結(jié)構(gòu)的板片，翅片11的波紋結(jié)構(gòu)的峰谷部 位分別與吸熱板1的板內(nèi)壁相接，翅片11上的每一峰谷均與板壁之間形成一孔狀管路，整個(gè) 翅片ll將框架的內(nèi)部空間分隔成若干孔狀管路，框架內(nèi)部為真空結(jié)構(gòu)，并灌裝有制冷工質(zhì)， 工質(zhì)分別充填于各孔狀通道的一端，這些孔狀通道就相應(yīng)成為熱管。
本實(shí)施例的工作原理吸熱段12吸收太陽(yáng)輻射熱，熱管內(nèi)工質(zhì)吸熱蒸發(fā)，高溫蒸氣分別 通過(guò)各管路進(jìn)入吸熱段12進(jìn)行冷凝放熱，在與換熱器2中的水交換熱量后冷凝為液體流回吸 熱板1下部，液體吸熱再蒸發(fā)…，如此周而復(fù)始，就可以將吸熱板l所吸收的輻射熱量源源不 斷地傳遞給換熱器2中的水，將從而達(dá)到利用太陽(yáng)能輻射熱的目的。
翅片11也可以制成具有通孔結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀體，其與吸熱板1的內(nèi)壁相接，其內(nèi)部和與板壁 相鄰處分別形成若干通道管路，灌裝工質(zhì)后也形成整體熱管結(jié)構(gòu)。
對(duì)于翅片ll所形成的各管路而言，如果在形成各管路的管壁上開(kāi)有大量通孔，則各管路 相互連通，整個(gè)吸熱板1的內(nèi)腔形成為一個(gè)總的熱管結(jié)構(gòu)。
翅片11在吸熱板1內(nèi)所形成的各熱管14，熱管14兩端與吸熱板1板壁之間既可以封閉 一端而保留另一端開(kāi)放，即熱管端16封閉，熱管端15相互連通，從而形成各熱管之間相互 獨(dú)立(如圖8);也可以采用各熱管兩端15、 16均開(kāi)放，從而各熱管的兩端均相互連通，從 而各熱管之間又可以作為一個(gè)總的熱管結(jié)構(gòu)(如圖7)。
換熱器2可以采用管狀結(jié)構(gòu)，如本實(shí)施例(如圖l)，也可以采用水箱式結(jié)構(gòu)，如圖2所 示的換熱器5，其上設(shè)置有上水管6和出水管7。
為了進(jìn)一歩提高本發(fā)明集熱器的集熱效能，吸熱板1吸熱側(cè)上部設(shè)置有防止熱散失的透光板9，透光板9由具有良好透光和很好絕熱性能的材料制成，透光板9與吸熱板1之間設(shè) 有空氣層，吸熱板1另一側(cè)設(shè)有絕熱層10。絕熱層10由具有良好絕熱能力的材料制成，為 了增加整個(gè)裝置的剛度和強(qiáng)度，絕熱層可選用聚四氟乙烯材料制成。吸熱板的橫截面結(jié)構(gòu)如
圖5所示
吸熱板1可采用鋁質(zhì)材料，吸熱板1的工作液體為適當(dāng)?shù)墓べ|(zhì)。
吸熱板也可采用模塊化設(shè)計(jì)，如圖3所示的吸熱板模塊8。每個(gè)模塊單元均可包括玻璃 板9、玻璃板9與吸熱板1上端面之間的空氣夾層以及吸熱板下端面處的絕熱層10。
這種帶有多個(gè)微細(xì)槽道的吸熱板1，吸熱板1可以利用毛細(xì)驅(qū)動(dòng)力促使蒸發(fā)段的蒸汽更 快速的向冷凝段移動(dòng)，同時(shí)也可以促使冷凝液更快速的返回到蒸發(fā)段進(jìn)行再次蒸發(fā)，依次循 環(huán)，很明顯，這種吸熱板結(jié)構(gòu)具有比現(xiàn)有普通集熱板更大的集熱效率。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì) 還可以做出很多變型和改進(jìn)，但這些變型和改進(jìn)均將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、新型平板式太陽(yáng)能集熱方法，其特征在于所述平板式太陽(yáng)能集熱方法通過(guò)在平板式框架內(nèi)設(shè)置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架內(nèi)經(jīng)真空處理后灌裝液態(tài)制冷工質(zhì)，制冷工質(zhì)在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成熱管效應(yīng)，將熱管的冷凝端所在的平板框架端部設(shè)置于儲(chǔ)水箱中，所述框架吸收太陽(yáng)能輻射并促使工質(zhì)在熱管內(nèi)蒸發(fā)，工質(zhì)蒸發(fā)后在冷凝端與水箱中的儲(chǔ)水中進(jìn)行冷凝換熱以制得熱水。
2、 一種采用如權(quán)利要求1所述集熱方法的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，包括平板式集熱 器框架，其特征在于所述平板式集熱器的框架內(nèi)設(shè)置有翅片，所述翅片位于框架的上下 端面之間，所述翅片將框架的內(nèi)部空間分隔成若干孔狀通道，框架內(nèi)部為真空結(jié)構(gòu)，并灌 裝有工質(zhì)，各通道再灌裝工質(zhì)后自然形成熱管效應(yīng)，平板狀集熱器一端設(shè)置于儲(chǔ)水箱中， 在水箱中的儲(chǔ)水中冷凝放熱以制備熱水。
3、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述翅片為由硬質(zhì)材 料制成的、其內(nèi)具有若干整體通透孔的、具有有平板框架內(nèi)部形狀相適配輪廓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
4、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述翅片為W形波 紋狀板片結(jié)構(gòu)，各W形峰谷部位與框架內(nèi)壁相接，形成交替設(shè)置的三角形孔道。
5、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述翅片形成的各孔 道通路為一端在框架內(nèi)腔開(kāi)放，另一端與框架內(nèi)壁相接封閉，各孔道通路均為獨(dú)立熱管結(jié) 構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述翅片形成的各孔 道通路其兩端均在框架內(nèi)腔中開(kāi)放，各孔道通路在框架內(nèi)腔中相通形成整體熱管結(jié)構(gòu)。
7、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述每個(gè)包含有內(nèi)部翅片的框架為一個(gè)吸熱單元，或者是2個(gè)或2個(gè)以上的分別包含內(nèi)部翅片的框架共同組成一個(gè)吸熱單元，所述集熱器可以將若干個(gè)吸熱單元的冷凝換熱端與總的儲(chǔ)水箱相連，構(gòu)成 太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)。
8、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于所述翅片與框架相連接處均通過(guò)釬焊爐內(nèi)整體釬焊為 一體結(jié)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求2所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器，其特征在于外側(cè)設(shè)置有透光板，可起到隔熱的作用。
10、 如權(quán)利要求9所述的新型平板式太陽(yáng)能集熱器。其特征在于所述平板集熱器底部設(shè)置有保溫板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型平板式太陽(yáng)能集熱方法及其集熱器，所述平板式太陽(yáng)能集熱方法通過(guò)在平板式框架內(nèi)設(shè)置具有若干同向排列孔道或槽道的翅片，平板框架內(nèi)經(jīng)真空處理后灌裝液體工質(zhì)，工質(zhì)在翅片形成的孔道或槽道中，自然形成熱管效應(yīng)，將熱管的冷凝端所在的平板框架端部設(shè)置于儲(chǔ)水箱中，所述冷凝端在水箱的儲(chǔ)水中進(jìn)行冷凝換熱以制得熱水。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉、免維護(hù)、集熱效率高、抗凍、節(jié)能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/51GK101319823SQ20081011629
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者刁彥華, 張楷榮, 趙耀華 申請(qǐng)人:趙耀華