專利名稱：太陽能收集器元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種日光或太陽能收集器元件，其包括多個(gè)載熱體循 環(huán)通過其中的管段，管段與集熱金屬板接觸，集熱金屬板吸收太陽能 并將其傳遞給所述管段及其中循環(huán)的栽熱體。本發(fā)明還涉及一種用于 斜屋頂?shù)娜展饣蛱柲苁占?，其包括這種太陽能收集器元件。
背景技術(shù)：
為了滿足世界日益增長(zhǎng)的能源需求，利用太陽能是必要的。太陽 能收集器技術(shù)在歐洲已為人們所熟知，但是由于價(jià)格太高只在有限的 范圍內(nèi)得到應(yīng)用。在氣候寒冷的國家例如挪威要求太陽能收集器的面 積較大，另外儲(chǔ)熱箱也必須大。人們對(duì)太陽能收集器技術(shù)的普遍感覺 是價(jià)格高且不可靠。
歐洲大陸市場(chǎng)上的太陽能收集器價(jià)格高，但是質(zhì)量好。通常，房
屋上安裝1至41112的太陽能收集器，它一般只用于加熱家庭用水。所 使用的儲(chǔ)熱箱可以容納50至300升。相對(duì)高的價(jià)格使得太陽能收集器 技術(shù)在挪威甚至不那么吸引人，這是因?yàn)槎斓氖彝鉁囟鹊筒⑶掖嬖?積雪問題。 一個(gè)大得足夠產(chǎn)生所需輸出量的設(shè)備也將不相稱地重。
上面提及的太陽能收集器元件例如從JP57006261中已知。在該 文獻(xiàn)中，管段在進(jìn)口歧管和出口歧管之間平行延伸。管段相對(duì)緊密地 放置在一起，并且所有管段都與同一塊金屬板接觸，所述金屬板設(shè)有 包圍管子的部分外表面的凹槽。平行的連接方式意味著太陽能收集器 的不同管段內(nèi)趨向于具有不同的水流，這降低了輸出量。管段通常焊 接在歧管上，這使得連接非常耗時(shí)并且可能存在潛在的泄漏點(diǎn)。尤其 在大設(shè)備中，存在霜凍害問題，這意味著設(shè)備不能充分地排干其中的 水。這就意味著在冬天必然要使用防凍劑，由此增加了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成 本和污染的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽能收集器，它使得在較冷的地區(qū)也 能夠?qū)嵱们医?jīng)濟(jì)地利用太陽能。這意味著所述太陽能收集器的制造成 本必須低、必須能夠利用冬天低強(qiáng)度陽光產(chǎn)生的熱量、必須能夠承受 雪的壓蓋，并且還應(yīng)當(dāng)適合家庭供熱。
根據(jù)本發(fā)明，這些性能由上述類型的太陽能收集器元件實(shí)現(xiàn)，其
特征在于在所述元件安裝好的狀態(tài)下，管段基本上水平布置，管段 彼此串聯(lián)，并且元件的主要部分被基本上透明的塑料材料制成的面板 或板材覆蓋。
因?yàn)楣芏未?lián)，所以相比管段并聯(lián)，水在循環(huán)通過太陽能收集器 元件時(shí)與傳熱表面的接觸更大。這意味著即使在冬天陽光不充足時(shí)和
霧天也可以利用元件內(nèi)的太陽能收集空間與循環(huán)水之間相當(dāng)小的溫 差。此外，管段基本上水平定向使得可以利用它們來支撐太陽能收集 器元件支撐點(diǎn)之間區(qū)域內(nèi)的外覆蓋面板，其中所述支撐點(diǎn)為太陽能收 集器元件安裝在下面屋頂?shù)拇系闹吸c(diǎn)。
本發(fā)明還涉及一種用于斜屋頂?shù)奶柲苁占鳎浒ㄉ鲜鎏?能收集器元件。所述太陽能收集器的特征在于多個(gè)元件彼此相鄰放 置，以便覆蓋從檐槽至屋脊的整個(gè)屋頂高度的主要部分，所述元件的 管段串聯(lián)，并且所述元件被單個(gè)塑料面板或板材，優(yōu)選為聚碳酸酯波 紋面板覆蓋，金屬板在它們各自的管段區(qū)域內(nèi)至少部分地支撐塑料面 板或板材。
所述太陽能收集器元件也可以安裝在建筑物正面或地面上，并可 以與水平面成任意角度。


本發(fā)明的許多有利特征可以從從屬權(quán)利要求和下面對(duì)示于附圖的 典型實(shí)施例的描述中得到，其中
圖l是設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器的屋頂?shù)耐敢晥D； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器元件的框架的透視圖； 圖3示出了設(shè)有管段和金屬板的圖1中的框架；
圖4示出了帶有被固定的管段和金屬板的圖3中的元件； 圖5示出了完全裝配好的圖4中的元件； 圖6示出了用于本發(fā)明的金屬板；
圖7示出了沿圖5中線VII-VII截取的剖面的放大部分；以及 圖8示出了與圖7所示相似但為沿圖5中線VIII-VIII截取的剖
面；
圖9示出了金屬板的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了裝有兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器1的部分斜屋頂。 太陽能收集器從房屋的檐槽延伸到其屋脊，在圖示例子中大約長(zhǎng)6米。 太陽能收集器1包括10個(gè)太陽能收集器元件，太陽能收集器元件的形 式將在下面描述，所述太陽能收集器元件彼此相鄰放置，并且它們的 管道串聯(lián)在一起。所述元件被單個(gè)面板2覆蓋，單個(gè)面板2優(yōu)選由所 謂的聚碳酸酯波紋面板構(gòu)成。這種面板在市場(chǎng)上可以買到，具有210 x 600cm的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，并且包括沿面板縱向延伸的空氣道。這些面板 的厚度各不相同，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)6mm厚的面板對(duì)于本發(fā)明目的是有利的。 因?yàn)榭諝獾赖拇嬖?，所述面板具有良好的絕緣性能，并且可以稍稍彎 曲而不會(huì)破裂。這些面板另外廣泛應(yīng)用于溫室，并因此可以以低價(jià)容 易地買到。
根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器元件將在下面參考圖2-6進(jìn)行更詳細(xì) 的說明。圖2示出了膠合和釘在后面板4上的木質(zhì)框架3,后面板4 例如可以由標(biāo)準(zhǔn)的子屋頂(sub-roof)面板構(gòu)成。通過^f吏用木材，例 如挪威云杉，可以避免膨脹問題，例如那些在太陽能收集器內(nèi)溫差變 大時(shí)容易在標(biāo)準(zhǔn)的鋁質(zhì)太陽能收集器外殼中出現(xiàn)的膨脹問題。在根據(jù) 本發(fā)明的太陽能收集器中，這種溫差可能高達(dá)200'C。
框架3具有縱向框架構(gòu)件5和橫向構(gòu)件6,橫向構(gòu)件6之間的中 心距為60cm，因此與通常安裝在斜屋頂內(nèi)的椽的中心距對(duì)應(yīng)。因此框 架3可以定位成橫向構(gòu)件6位于椽的正上方并由椽支撐。絕緣材料S 置于橫向構(gòu)件6和內(nèi)端件7之間的空間內(nèi)。 圖3示出了安裝包括四個(gè)管段11的盤管IO之后的框架，每個(gè)管 段都安裝在集熱鋁板12或13上。這些板的外形示于圖6。圖7和8 示出了它們?cè)谝粋€(gè)實(shí)施例中的橫截面。板12、 13具有縱向邊緣部14, 所述邊緣部14以大于180。的包角圍繞各自的管段11彎曲。在該實(shí) 施例中，縱向邊緣部14具有與金屬板12、 13的平面基本上平行地向 后延伸的延伸部分15，并設(shè)有與其自由端相鄰的彎曲部分16，以方便 板12、 13在管段11上的安裝。
圖9示出了板12、13的第二實(shí)施例。其外形與圖6中的基本相同， 但是該例子中的縱向邊緣部14的彎曲方向與上述實(shí)施例中的相反。
板12、 13均由單個(gè)螺釘(未圖示)緊固在框架3上，從而使得它 們能夠同時(shí)向兩個(gè)方向自由膨脹。
由于很難得到足夠長(zhǎng)以允許用單個(gè)管來制造盤管10的鋁管，因此 盤管IO優(yōu)選由在圖3所示區(qū)域17中連接的兩個(gè)相同部件敷設(shè)而成。 該接頭可以容易地用一根價(jià)格低且可以承受可能涉及的機(jī)械應(yīng)力和溫 度的散熱器軟管制成。這根散熱器軟管也可以在盤管端部與相鄰的太 陽能收集器元件串聯(lián)時(shí)用于所述盤管端部。盤管10中管段ll之間的 距離平均大約為15cm。這意味著吸熱板12、 13的寬度相近，因此每 管段ll的單位長(zhǎng)度具有相對(duì)大的吸收表面。帶有盤管10的板12、 13 也通過安裝條18、 19被保持在框架3中的適當(dāng)位置，如圖4所示。板 12、 13在用條18、 19固定之前或之后噴上黑色無光底漆。
最后，所述元件3-19設(shè)有覆蓋面板20，優(yōu)選為聚碳酸酯波紋面 板，覆蓋面板20由緊固件21和22夾緊在適當(dāng)位置。緊固件22也覆 蓋框架3的連接外殼部23。包括部件3-23的太陽能收集器元件在該 應(yīng)用中是作為獨(dú)立元件示出的。當(dāng)然它也可以在所需熱量相對(duì)少的應(yīng) 用中單獨(dú)使用，但是在實(shí)際中所述太陽能收集器元件通常相互緊鄰放 置并沿流動(dòng)方向串聯(lián)，如圖l中所示的連接方式。在這些例子中，覆 蓋面板20將用覆蓋所有太陽能收集器元件的連續(xù)面板2代替。在如圖 l所示的屋頂安裝中，這種面板2具有平滑的表面，沒有可能滲漏雨 水的裂縫或接縫，并且該平滑表面將有助于雪容易地滑落。如果雪粘
附在面板2上，它的下面會(huì)稍稍被加熱，這樣就在雪的下面形成減摩 水層，使雪能夠滑落。因此所述太陽能收集器可以用簡(jiǎn)單的方式保證 整個(gè)冬天沒有積雪。由于它具有大但制造成本相對(duì)低的面積，使得它 即使在寒冷的晴天也能提供充分的熱量補(bǔ)充。由于覆蓋面板2安裝在 位于盤管10和吸熱板12上方的條18、 19上，因此面板將在中間稍稍 向下彎曲，以致靠在板12、 13的彎曲部14上。管子ll以及板彎曲部 14具有非常大的抗彎剛度，并能在被框架橫向構(gòu)件6支撐的區(qū)域內(nèi)承 受相當(dāng)大的剪切力，因此覆蓋面板2的承重比任何可能發(fā)生的雪載荷 大得多。由于太陽能收集器l在外面密封并具有必要的強(qiáng)度，因此能 安裝在椽上，不需要任何進(jìn)一步增加成本的中間子屋頂。可以看到的 是，盤管10內(nèi)的管段ll彼此成一小角度。這意味著管段具有小的斜 度，這反過來又意味著如果所述設(shè)備在冬季時(shí)間不起作用，如圖l所 示的太陽能收集器1內(nèi)的水可以完全排干，從而防止霜凍害。圖l所 示的兩個(gè)太陽能收集器1平行工作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)每平方米太陽能收集器 表面每分鐘的水流量在l升范圍內(nèi)是合適的。
應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行改變和修改。因此，例如，盤管 IO可以由單個(gè)管段組成，或者由一端彎曲的四個(gè)管段組成。這些管段 隨后可以使用適合的連接件，例如一根軟管與相鄰管段連接。此外， 可以只使用一種類型的吸熱金屬板代替兩個(gè)相互倒置的板12、 13。如 果只使用其中一塊板，所有其他板必須安裝成延伸端部15朝向外，則 它必須構(gòu)造成自由端不會(huì)損害覆蓋面板2、 20。面板安裝在管段ll上 后，端部15可選擇地向內(nèi)彎曲。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)環(huán)璃波紋面板因 為具有良好的絕緣作用并提供大但仍然容易搬運(yùn)的尺寸，而有利于作 為覆蓋面板材料，但是應(yīng)該理解的是也可以使用許多其他材料。如果 機(jī)械阻力需求允許的話，也可以使用柔性材料例如玻璃纖維增強(qiáng)織物 或塑料板材。還應(yīng)該理解的是太陽能收集器元件的長(zhǎng)度和寬度可以變 化，以適應(yīng)其他建筑模件或所含組件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
權(quán)利要求
1.一種太陽能收集器元件(3-23)，包括多個(gè)載熱體循環(huán)通過其中的管段(11)以及在管段中循環(huán)的載熱體，管段與吸熱金屬板(12、13)接觸，吸熱金屬板(12、13)吸收太陽能并將其傳遞至所述管段(11)，其特征在于在所述元件安裝好的狀態(tài)下，管段(11)基本上水平布置，每個(gè)管段(11)都設(shè)有各自的集熱金屬板(12、13)，管段(11)彼此串聯(lián)，并且所述元件(3-23)的主要部分由基本上透明的材料制成的面板(2、20)或板材覆蓋。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能收集器元件，其中金屬板(12、 13)沿它的一個(gè)縱向邊緣部(14)以至少180。的包角圍繞管段(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能收集器元件，其中管段(11 ) 相互之間成一小角度延伸，以提供連續(xù)的斜度。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中板 (2、 20)至少部分地由金屬板(12、 13)支撐。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中面 板(2、 20)是聚碳酸酯波紋面板。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中管 段(11)形成連續(xù)的盤管(10)，或者其中成對(duì)的管段形成基本為U 形的部分，這些部分彼此串聯(lián)，或者其中管段是基本為J形的管子， 這些管子彼此串聯(lián)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中所 述元件(3-23)包括帶有支撐管段(11)的橫向構(gòu)件(6、 7)的木制 長(zhǎng)框架(3)，在橫向構(gòu)件之間覆有絕緣材料(8)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中管 段(11)和金屬板(12、 13)由鋁制成，金屬板(12、 13)在其面向 外的一側(cè)上設(shè)有熱輻射吸收層，優(yōu)選為黑色無光底漆。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件，其中所 述元件的7jC平長(zhǎng)度和寬度分別為約240cm和60cm。
10. —種用于斜屋頂?shù)奶柲苁占?，包括根?jù)前述權(quán)利要求中 任一項(xiàng)所述的太陽能收集器元件(3-23),其特征在于多個(gè)元件(3-23)彼此相鄰放置，以便覆蓋從檐槽 至屋脊的屋頂高度的主要部分，所述元件(3-23)中的管段(11)串 聯(lián)在一起，并且所述元件(3-19)被優(yōu)選由波紋聚碳酸酯制成的普通 的平的面板(2)覆蓋，金屬板(12、 13)在它們各自的管段(11)區(qū) 域內(nèi)至少部分地支撐所述平的面板(2)。
全文摘要
一種太陽能收集器元件，包括木制框架(3)，所述框架具有緊固在后面板(4)上的縱向框架元件(5)和橫向元件(6、7)。橫向元件之間的框架內(nèi)插有絕緣材料(8)。盤管(10)設(shè)置在橫向元件(6，7)和絕緣材料(8)的上方，盤管(10)具有多個(gè)相互之間成一小角度的基本上水平延伸的管段(11)，并且每個(gè)管段都設(shè)置有吸熱鋁板(12、13)，吸熱鋁板的一個(gè)縱向邊緣部(14)圍繞各自的管段(11)。框架(3)向外的一側(cè)由優(yōu)選為聚碳酸酯波紋面板(20)的面板覆蓋。所述太陽能收集器(1)用于住宅時(shí)，多個(gè)這樣的太陽能元件彼此相鄰放置并串聯(lián)，選擇地覆蓋檐槽和屋脊之間的大部分屋頂高度。在這些例子中，為了提供沒有可能漏雪的接縫且雪可以容易地滑落的外屋頂，所有太陽能收集器元件都用單塊面板(2)覆蓋。所述太陽能收集器元件容易搬運(yùn)和安裝，并且能夠以相對(duì)適中的成本提供尺寸大、效率高且可靠的太陽能收集器表面。
文檔編號(hào)F24J2/50GK101171463SQ200680015993
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者T·阿森 申請(qǐng)人:托克爾·阿森