專利名稱：阻流式玻璃集熱管平板集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及太陽能集熱器保溫結(jié)構(gòu)技術(shù)。
技術(shù)背景太陽能集熱器通常分為真空管式、平板式和悶曬式三種形式，其中，玻璃真空管集熱器相對于平板式集熱器存在著玻璃管面易積塵且不易清除、反光板易積塵和有效工作面積較小且集熱效率穩(wěn)定性差的缺點。對于高寒地區(qū)更需要提高集熱器的保溫性能和集熱效率和玻璃面抗冰雹沖擊破碎性能，為此，通常選用金屬流道式或熱管式的太陽能集熱管，但實際應(yīng)用經(jīng)驗證明即使是抗凍性能比金屬流道式更好的金屬熱管翅片真空集熱管，一方面存在著耐低溫性能不足的缺點，即絕大部分金屬熱管翅片真空管集熱器在-35℃～-40℃氣溫下連續(xù)三個陰天或下雪后經(jīng)常會出現(xiàn)玻璃管凍裂，另一方面，研制適合高寒地區(qū)金屬熱管的高抗凍性能介質(zhì)配方時，往往也產(chǎn)生在相反季節(jié)時的啟動溫度相應(yīng)下降的情況，兩者難以取得平衡，即使研制出這樣的配方其成本也很高昂。對于從寒冷到高寒地區(qū)不同氣候帶的用戶來說，除了可在傳熱介質(zhì)抗凍性方面進行選擇外，還存在著從其他方面進行選擇的可能。
平板集熱器相對于玻璃真空管集熱器則存在著保溫性能較薄弱的缺點，主要是因為平板玻璃蓋板面端的保溫條件較薄弱。為了改善玻璃蓋板面上保溫條件，通常是在玻璃蓋板與集熱管板間設(shè)置一定的間隔距離以延長熱量通過空氣隔層傳導(dǎo)的距離，但間隔距離過大或溫差較大時又會產(chǎn)生空氣的對流傳熱，為此，又出現(xiàn)了雙層玻璃蓋板的平板集熱器，并且還有人提出了帶蜂窩器的平板集熱器，如CN2042939U公布了“一種蜂窩結(jié)構(gòu)平板型太陽能集熱器”，在透明蓋板與吸熱板之間充滿由透明材料制成的蜂窩結(jié)構(gòu)，以提高工質(zhì)溫升與熱效率，由于蜂窩器的水力直徑小，制造技術(shù)較復(fù)雜，僅蜂窩器成本就高達200元/M2以上，并且需要固持，更適合于在雙層玻璃蓋板間設(shè)置，使其應(yīng)用受到了很大的限制，在世界上絕大部分地區(qū)至今也未得到有效地應(yīng)用與推廣。
為了同時克服現(xiàn)有平板和玻璃真空管集熱器各自的缺點，并且利用在新型玻璃集熱管平板集熱器內(nèi)進一步增加阻流片的方式來替代現(xiàn)有復(fù)雜的透明蜂窩器結(jié)構(gòu)，可以進一步提高集熱器的保溫性能、集熱效率和玻璃面抗冰雹沖擊破碎性能，取得以較低的成本和制造工藝達到同樣或更好效果，并提高新型集熱器與建筑一體化特別是風(fēng)載較大的、散熱更快的高層住宅應(yīng)用的結(jié)合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種能進一步提高真空集熱管保溫和抗沖擊碎裂性能的玻璃集熱管平板集熱器，在不影響透光性能的條件下，能消除玻璃集熱管平板集熱器內(nèi)因玻璃管排列間隙與其幾何形狀及與透光蓋板間距設(shè)置因素造成的空氣對流熱損，并可增大玻璃真空集熱管與透光蓋板間的空氣間隔，減緩玻璃真空集熱管通過空氣層向透光蓋板外熱量傳遞的速度。此外，通過在平板箱體內(nèi)的玻璃真空集熱管周邊設(shè)置的阻流結(jié)構(gòu)應(yīng)簡易、成本低廉，且能有助于提高玻璃集熱管平板集熱器的抗沖擊碎裂性能。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，采用阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于包括由透光蓋板、擠壓型材邊框架、底板組成的集熱器箱體，箱體內(nèi)還包括置有聯(lián)匯管、玻璃太陽能集熱管、管托及阻流片，所述的玻璃太陽能集熱管可以是由一種或一種以上的帶玻璃管的太陽能集熱管所組成，所述的阻流片設(shè)置在玻璃真空集熱管與透光蓋板之間、或玻璃真空集熱管與透光蓋板及相鄰的玻璃真空集熱管之間。所述的阻流片的設(shè)置可以是沿玻璃真空集熱管縱向設(shè)置或橫向設(shè)置、或是兩者的組合。所述的阻流片的縱向與橫向設(shè)置組合可采用在縱、橫阻流片上各自開叉后相互對應(yīng)卡接方式的設(shè)置連接。所述的阻流片可以是透光的、半透光的、或是反射光的，其材質(zhì)可以是高分子塑料或金屬薄片、或是兩者的復(fù)合。所述的玻璃太陽能集熱管后可襯有發(fā)泡保溫型材料的定位支承坐、或可設(shè)有隔熱阻流片。所述的玻璃太陽能集熱管與后襯定位支座之間可設(shè)置光熱反射薄膜或薄片。所述的透光蓋板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質(zhì)是玻璃或是高分子塑料。所述的擠壓型材邊框架、聯(lián)匯管或管托均可采用高分子塑料所制成。
本實用新型的優(yōu)點是在不影響透光性能的條件下，通過在玻璃集熱管平板集熱器內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)遠比蜂窩器簡易的、使用方便、制造成本較低的阻流片，可有效抑制玻璃真空集熱管周邊由于存在排列間隙與圓柱面結(jié)構(gòu)及與透光蓋板間的間距設(shè)置而產(chǎn)生的對流空間內(nèi)的空氣對流熱損，同時，可通過增大玻璃真空集熱管與透光蓋板間的間隔距離減少空氣熱傳導(dǎo)損失熱量的速度，兩者結(jié)合進一步提高了集熱器的保溫性能，此外，設(shè)置在平板集熱器透明蓋板與玻璃集熱管之間的阻流片對集熱器提供了又一層抗沖擊與防碎裂的保護功能。
試驗結(jié)果表明由于采用了平板箱體與金屬翅片熱管雙玻真空集熱管的復(fù)合，并在集熱器內(nèi)設(shè)置了阻流片，在-45℃以下的高寒氣候中這種集熱器能經(jīng)歷了五天以上的連續(xù)陰、雪天氣保持硅硼玻璃真空集熱管不凍裂。


圖1是本實用新型阻流式玻璃集熱管平板集熱器的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的橫向剖視圖；圖3是本實用新型阻流式玻璃集熱管平板集熱器實施例中的阻流片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型阻流式玻璃集熱管平板集熱器實施例中的阻流片的安裝示意圖。
具體實施方式
結(jié)合圖1-圖4所示，本實用新型玻璃集熱管式平板集熱器實施例包括箱體1及所屬的透光蓋板101、擠壓型材邊框架102、底板103、聯(lián)匯管單元2；玻璃太陽能集熱管3；管托4、阻流片5、保溫材料定位支承坐6、光熱反射薄膜或薄片7等組成，其中，透光蓋板；擠壓型材邊框架；底板等組成集熱器箱體，箱體內(nèi)部置有玻璃太陽能集熱管、管托與聯(lián)匯管單元、保溫材料定位支承坐、阻流片等。
阻流片可以是透光的如透明塑料薄片、或是半透光的如半透明的塑料薄片、或是反射光的如不透明的金屬薄片，相應(yīng)的，其材質(zhì)可以是高分子塑料或金屬薄片、或是兩者的復(fù)合如帶有金屬膜的塑料軟膜。
阻流片設(shè)置在玻璃真空集熱管與透光蓋板之間、或玻璃真空集熱管與透光蓋板及相鄰的玻璃真空集熱管之間。阻流片的設(shè)置可以是沿玻璃真空集熱管縱向設(shè)置或橫向設(shè)置、或是兩者的組合，由于阻流片的設(shè)置均與透明蓋板保持垂直，故不影響集熱器的透光性能，且在玻璃集熱管平板集熱器內(nèi)，縱向設(shè)置或橫向設(shè)置結(jié)構(gòu)可采用公知的通常連接方法與擠壓型材邊框架直接或間接相連接，在此不作熬述，當采用軟片時可依靠擠壓型材邊框架提供剛性邊框支承；除此之外，阻流片的縱向與橫向設(shè)置組合可采用在縱、橫阻流片上各自開叉后相互對應(yīng)卡接方式的設(shè)置連接，如圖3所示，先在縱、橫兩向的阻流片上分別開剪分叉裂口后，參見圖4所示，再利用各分叉裂口間相對鑲嵌卡接安裝便得到如圖1所示的縱、橫兩向設(shè)置安裝定位結(jié)果，這樣，阻流片既可以采用硬片也可以采用軟片與硬片相互結(jié)合使用，其制造與安裝遠比蜂窩器簡易和方便，制造成本可大幅度降低。
透光蓋板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質(zhì)是玻璃或是高分子塑料。所述的擠壓型材邊框架、聯(lián)匯管單元或管托均可采用高分子塑料如PVC或PPR等材料所制成。
保溫材料定位支承坐設(shè)置在箱體內(nèi)玻璃太陽能集熱管的背后起進一步加強保溫性能的保溫層作用并支承玻璃太陽能集熱管，或可采用設(shè)置高分子薄膜或隔片等隔熱阻流片的方式替代以抑制玻璃太陽能集熱管與底板間的空氣對流，玻璃太陽能集熱管和保溫材料定位支承坐之間還可間襯光熱反射薄膜或薄片以提高背反射效果。
玻璃太陽能集熱管可選用金屬吸熱翅片的熱管式真空單玻或雙玻集熱管或帶金屬吸熱翅片的熱管式玻璃集熱管，前者設(shè)置金屬吸熱翅片的玻璃集熱管腔中抽成真空，后者不抽真空，均采用熱管傳熱，聯(lián)匯連接可經(jīng)換熱卡口式接頭轉(zhuǎn)換，聯(lián)匯管單元包括換熱卡口式接頭與聯(lián)匯管，玻璃太陽能集熱管的間距可在大于5毫米以上形成非密集型的排列，如現(xiàn)有的絕大多數(shù)玻璃太陽能集熱管的實際應(yīng)用狀態(tài)，此時，在相鄰的玻璃真空集熱管之間需沿玻璃真空集熱管縱向設(shè)置阻流片，方法同上所述，因而可有效抑制玻璃真空集熱管周邊由于存在排列間隙與圓柱面結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的對流空間內(nèi)的空氣對流熱損。此外，還可采用通常的熱管放熱端插入聯(lián)集箱中經(jīng)螺紋相互連接與密封膠輔助密封的方法進行換熱連接，此時，聯(lián)匯管單元便是聯(lián)集箱。
采用金屬流道式玻璃太陽能集熱管的管芯中不僅包括工作面帶選擇性吸收涂層的平面或曲面在內(nèi)的二維吸熱翅片板、還包括三維吸熱翅片體或無翅片的管面吸熱工作面。所述的三維翅片太陽集能器是指能通過工作翅片多次反射吸收來自下鏡反射板反射日光的三維翅片式太陽集能器，如類似于中國專利ZL02 2 64999.9中公開的三維翅片結(jié)構(gòu)。
玻璃太陽能集熱管與聯(lián)匯管之間還可以采用包括真空或中空密封玻璃管、從玻璃管的內(nèi)壁或外壁經(jīng)彈性件密封等的方式，以達到排列效果為使得其在箱體中的相互間的設(shè)置間距可在0.05-3.5毫米之間形成密集型的集熱管排列，此時，僅需考慮有效抑制玻璃真空集熱管與透光蓋板間的間距設(shè)置而產(chǎn)生的對流空間內(nèi)的空氣對流熱損，同時，為了進一步提高了集熱器的保溫性能，可以通過增大玻璃真空集熱管與透光蓋板間的間隔距離減少空氣熱傳導(dǎo)損失熱量的速度，這樣，在不影響集熱器的透光性能的條件下，設(shè)置在平板集熱器透明蓋板與玻璃集熱管之間的阻流片對集熱器既提高了保溫性能，又提供了一層抗沖擊與防碎裂的保護功能。
所述的玻璃太陽能集熱管包括任意一種或以上的帶玻璃管的太陽能集熱管。由于真空翅片熱管玻璃真空管相對于流道式金屬翅片管道玻璃真空管的啟動工作點溫度高，因此在集熱器工作溫度較低時效率不如后者，而一旦進入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，前者的效率便上升為高于后者，對于平板箱體，由于存在邊緣散熱效因，其中部的溫度總是高于邊緣處的溫度，為了提高玻璃集熱管式平板集熱器的綜合性能與效率，可以根據(jù)不同的需要在集熱器箱體的邊緣兩端設(shè)置金屬流道式玻璃真空管如直通式或U型管式真空集熱管等，相應(yīng)在集熱器箱體的中間部位設(shè)置金屬翅片熱管式玻璃真空管(如圖1所示)，如此便可同時取得理想的較低與較高兩端工作溫度時平衡的集熱效率，當然，此時聯(lián)匯管中的傳熱介質(zhì)流向應(yīng)當先經(jīng)兩端較低溫度工作的玻璃集熱管后經(jīng)中間較高溫度工作的玻璃集熱管。此外，若在集熱器兩端設(shè)置保溫性能較好的雙玻真空集熱管、在中間部位設(shè)置單玻真空集熱管，也可平衡減少由于集熱器邊緣效因產(chǎn)生的熱損，減少平板箱體上透光蓋板的溫差與由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力影響，這樣，就能對集熱器根據(jù)不同氣候帶的使用條件進行多種玻璃太陽能集熱管的配置選擇，使其既能相互間發(fā)揮協(xié)同增強作用，又能提高集熱器的經(jīng)濟性。
權(quán)利要求1.阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于包括由透光蓋板、擠壓型材邊框架、底板組成的集熱器箱體，箱體內(nèi)還包括置有聯(lián)匯管、玻璃太陽能集熱管、管托及阻流片，所述的玻璃太陽能集熱管可以是由一種或一種以上的帶玻璃管的太陽能集熱管所組成，所述的阻流片設(shè)置在玻璃真空集熱管與透光蓋板之間、或玻璃真空集熱管與透光蓋板及相鄰的玻璃真空集熱管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的阻流片的設(shè)置可以是沿玻璃真空集熱管縱向設(shè)置或橫向設(shè)置、或是兩者的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的阻流片的縱向與橫向設(shè)置組合可采用在縱、橫阻流片上各自開叉后相互對應(yīng)卡接方式的設(shè)置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的阻流片可以是透光的、半透光的、或是反射光的，其材質(zhì)可以是高分子塑料或金屬薄片、或是兩者的復(fù)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的玻璃太陽能集熱管后可襯有發(fā)泡保溫型材料的定位支承坐、或可設(shè)有隔熱阻流片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的玻璃太陽能集熱管與后襯定位支座之間可設(shè)置光熱反射薄膜或薄片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的透光蓋板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光蓋板，其材質(zhì)是玻璃或是高分子塑料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于所述的擠壓型材邊框架、聯(lián)匯管或管托均可采用高分子塑料所制成。
專利摘要本實用新型涉及一種阻流式玻璃集熱管平板集熱器，其特征在于包括由透光蓋板、擠壓型材邊框架、底板組成的集熱器箱體，箱體內(nèi)還置有聯(lián)匯管、玻璃太陽能集熱管、管托及阻流片等，所述的玻璃太陽能集熱管可以是任意一種或以上的帶玻璃管的太陽能集熱管，所述的阻流片設(shè)置在玻璃真空集熱管與透光蓋板之間、或玻璃真空集熱管與透光蓋板及相鄰的玻璃真空集熱管之間。在不影響透光性能的條件下，通過在玻璃集熱管平板集熱器內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)遠比蜂窩器簡易的阻流片，有效抑制玻璃真空集熱管周邊流空間內(nèi)的空氣對流熱損，同時，可通過增大玻璃真空集熱管與透光蓋板間的間隔距離減少空氣熱傳導(dǎo)損失熱量的速度。
文檔編號F24J2/05GK2736697SQ20042002306
公開日2005年10月26日 申請日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者潘戈 申請人:潘戈