專利名稱：太陽(yáng)能集熱器及其所應(yīng)用的太陽(yáng)能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光-熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別涉及一種太陽(yáng)能熱水器 的集熱器。本實(shí)用新型還涉及一種太陽(yáng)能熱水器。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，太陽(yáng)能熱水器在日常生活中的應(yīng)用越 來(lái)越廣泛。
太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能熱水器的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是盡可能充分 地吸收太陽(yáng)能，并將其傳遞給流經(jīng)其中的循環(huán)水。
請(qǐng)參考圖1,圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示 意圖。
現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的太陽(yáng)能集熱器1包括用來(lái)收集太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的集熱芯11,集熱芯11設(shè)置于外殼體12中。外殼 體12可以由鐵皮制成，主要包括側(cè)壁121、頂壁122以及底壁123。 外殼體12的頂壁122具有一開(kāi)口 ，該開(kāi)口中設(shè)置透光4反13，以-使太 陽(yáng)光可以穿過(guò)該透光板13照射集熱芯11。集熱芯11與外殼體12之 間的空腔中設(shè)有保溫材料，以避免熱量散失。太陽(yáng)能集熱器l還設(shè)有 進(jìn)水管15和出水管16,并通過(guò)進(jìn)水管15和出水管16連接入太陽(yáng)能 熱水器的循環(huán)管路中。
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中的太陽(yáng)能集熱器1的熱損失較大、熱效率 較低。其原因主要在于
首先，透光板13的保溫性能較差。
眾所周知，熱量傳播的主要方式包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流以及熱輻射； 太陽(yáng)能集熱器1中熱量損失的主要方式是熱傳導(dǎo)以及熱對(duì)流。
現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)由保溫材料形成的保溫層來(lái)隔斷集熱芯11與 殼體12之間的熱傳導(dǎo)，但是，集熱芯11與透光板13之間由于透光的 要求無(wú)法設(shè)置保溫材料，因此熱量容易自透光板13散失至大氣中。
上述熱量散失的具體方式通常是熱量由集熱芯11與透光板13之間的空氣以熱對(duì)流的方式傳遞給透光+反13的下表面，然后再以熱傳 導(dǎo)的方式通過(guò)透光板13傳遞至室外大氣。 其次，外殼體12的密封性能較差。
如前所述，太陽(yáng)能集熱器1中熱量損失的主要方式是熱傳導(dǎo)以及 熱對(duì)流，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)熱傳導(dǎo)的危害已經(jīng)有了較為深入的認(rèn)識(shí)，但是， 現(xiàn)有技術(shù)對(duì)熱對(duì)流所帶來(lái)危害的重視程度尚不足，很少采取避免對(duì)流 換熱的措施。
現(xiàn)有技術(shù)中外殼體12與透光板13所形成的腔體(即集熱芯11 所在的腔體)的密封性普遍較差，外殼體12的側(cè)壁121、頂壁122以 及底壁123的連接部位通常都具有較寬的縫隙，而太陽(yáng)能集熱器1通 常設(shè)置于室外特別是房頂；因此，上述腔體內(nèi)外的空氣容易產(chǎn)生對(duì)流， 集熱芯11以熱對(duì)流的方式向室外空氣散發(fā)熱量的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，在有 風(fēng)時(shí)該問(wèn)題尤為突出，這直接導(dǎo)致太陽(yáng)能集熱器1的熱效率較低。
再者，現(xiàn)有技術(shù)中的透光板1通常采用玻璃制成，由于玻璃的傳 熱系數(shù)較大而透光率卻較低，太陽(yáng)能集熱器1的熱效率進(jìn)一步降低。 此外，玻璃的比重較大，透光板l的重量因此較重，搬運(yùn)較為不便。
綜上所述，如何減小太陽(yáng)能集熱器中熱量的散失進(jìn)而提高其熱效 率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽(yáng)能集熱器，其散失的熱量較 少、熱效率較高。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種具有較高熱效率 的太陽(yáng)能熱水器。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種太陽(yáng)能集熱器，包括 設(shè)置于外殼體中的集熱芯，所述外殼體自底面和側(cè)面包圍所述集熱芯， 且兩者之間的間隙中填充保溫材料；所述集熱芯的頂部i殳有與所述外 殼體固定連接的透光板；所述透光板包括相平行的頂4反和底板，兩者 具有適當(dāng)?shù)拈g距。
優(yōu)選地，所述頂板和底板之間進(jìn)一步設(shè)有支撐板。
優(yōu)選地，所述頂板和底板間距的范圍為3mm至9mm。優(yōu)選地，所述頂板和底^1間距的范圍為5mm至7mm。 優(yōu)選地，所述透光板與所述外殼體緊密連接，兩者所形成的空間 與外界氣密封。
優(yōu)選地，所述透光板與所述集熱芯間距的范圍為22mm至38mm。 優(yōu)選地，所述透光板與所述集熱芯間距的范圍為28mm至32mm。 優(yōu)選地，所述頂板、底板和支撐板均為透光的聚石友酸酯板。 優(yōu)選地，所述保溫材料為聚氨酯。
本實(shí)用新型還提供一種太陽(yáng)能熱水器，包括上述任一項(xiàng)所述的太 陽(yáng)能集熱器。
相對(duì)上述背景技術(shù)，本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器的透光板 包括頂板和底板，所述頂板和底板之間因此可以形成空氣層。眾所周 知，氣體的傳熱系數(shù)通常顯著低于固體，因此內(nèi)部設(shè)置空氣層之后， 所述透光板整體的傳熱系數(shù)將顯著降低，通過(guò)所述透光板向大氣傳導(dǎo) 的熱量將大幅減少，太陽(yáng)能集熱器以及太陽(yáng)能熱水器的效率因此將得 到提高。
作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，可以將太陽(yáng)能集熱器的透光板與外 殼體緊密連接，進(jìn)而使兩者所形成的空間與外界氣密封。這樣，所述 集熱芯周圍的空氣將完全與外界大氣相隔離，即使室外風(fēng)速較大所述 集熱芯也能避免通過(guò)熱對(duì)流的方式向大氣中散失熱量，因此太陽(yáng)能集 熱器以及太陽(yáng)能熱水器的效率將進(jìn)一步提高。
作為本實(shí)用新型的另一改進(jìn)，可以將太陽(yáng)能集熱器的透光板與集 熱芯間距的范圍i殳置為22mm至38mm;所述透光板與集熱芯的間距 決定了兩者之間空氣層的厚度?？諝鈱舆^(guò)厚，空氣容易在所述集熱芯 與透光板之間產(chǎn)生對(duì)流，所述集熱芯的熱量因此容易以熱對(duì)流的方式 傳遞至所述透光板；空氣層過(guò)薄，空氣容易達(dá)到較高的溫度，所述集 熱芯的熱量容易以熱傳導(dǎo)的方式傳遞至所述透光板。本實(shí)用新型將所 述透光板與集熱芯之間空氣層厚度的范圍設(shè)為22mm至38mm,能夠 同時(shí)有效地抑制上述熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，所述集熱芯的熱損失將進(jìn)一步 降低、太陽(yáng)能集熱器以及太陽(yáng)能熱水器的效率將進(jìn)一步提高。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型所提供太陽(yáng)能集熱器一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu) 示意圖3為本實(shí)用新型所提供集熱芯一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意
圖4為本實(shí)用新型所提供透光板一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型核心是提供一種太陽(yáng)能集熱器，其散失的熱量較少、 熱效率較高。本實(shí)用新型的另 一 核心是提供 一 種具有較高熱效率的太 陽(yáng)能熱水器。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合 附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參考圖2以及圖3，圖2為本實(shí)用新型所提供太陽(yáng)能集熱器一 種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型所提供集熱芯一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器2的 核心部件是集熱芯21，集熱芯21通常包括直接吸收太陽(yáng)光的集熱板 211,以及大體與集熱板211相平行的底板213,集熱板211與底板213 之間設(shè)有水流管道212,水流管道212通過(guò)進(jìn)水管25和出水管26連 接入太陽(yáng)能熱水器的循環(huán)管路中。
集熱板211通常由導(dǎo)熱性較好的金屬材料(比如鋁合金)制得， 其朝陽(yáng)面還可以涂抹光譜選擇性吸收涂料，以盡可能充分地將太陽(yáng)能 轉(zhuǎn)化為集熱板211的內(nèi)能。
水流管道212固定連4妄于集熱板211的背光面，通常選用銅管以 <更于導(dǎo)熱，水流管道212與集熱板211之間的熱阻應(yīng)當(dāng)盡可能的小。
底板213的基本作用是固定水流管道212，并增加集熱芯21整體 的強(qiáng)度，因此除了適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度之外，對(duì)其并無(wú)其他特殊要求。本具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器2還包括
外殼體22。
外殼體22大體包括側(cè)壁221、底壁222以及頂壁223,因此，外 殼體22可以自底面和側(cè)面將集熱芯21包圍；位于集熱芯21頂面的是 外殼體22的頂壁223,但頂壁223僅為一框架，其中心部位具有一腔 體，以便在其中設(shè)置透光板23;透光板23通常通過(guò)頂壁223與外殼體 22固定連接。
外殼體22與集熱芯21之間具有腔體，其中填充常規(guī)的保溫材料， 從而形成自側(cè)面和底面將集熱芯21包圍的保溫層，進(jìn)而隔斷了集熱芯 21與外殼體22之間的熱傳導(dǎo)，以提高太陽(yáng)能集熱器2以及太陽(yáng)能熱 水器的熱效率。
上述保溫材料建議選用聚氨酯，并且建議上述保溫層通過(guò)在外殼 體22中現(xiàn)場(chǎng)整體發(fā)泡形成，以便上述聚氨酯可以密實(shí)地填充于外殼體 22與集熱芯21之間的腔體中。
顯然，由于透光的需要，透光板23與集熱芯21之間不能填充所 述保溫材料；為了有效避免熱量通過(guò)透光板23向外散發(fā)，本實(shí)用新型 特別對(duì)透光板23的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。
請(qǐng)參考圖4，圖4為本實(shí)用新型所提供透光板一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的透光板23具體包 括頂板231以及底板232，兩者大體相平行，且具有適當(dāng)?shù)拈g距H。
顯然，頂板231以及底板232均應(yīng)當(dāng)由透光材料制得；建i義選用 聚碳酸酯板制造頂板231以及底板232。
聚碳酸酯板的傳熱系數(shù)較低，集熱芯21的熱量因此不易散發(fā)； 再者，聚碳酸酯板的透光率較高，可以更加充分地利用太陽(yáng)光；此外， 聚碳酸酯板的密度較小、重量較輕，有利于方便搬運(yùn)操作以及降低物 流成本。
為了提高透光板23的強(qiáng)度，可以進(jìn)一步在頂板231與底板232 之間設(shè)置支撐板233;支撐板233還有利于保持頂板231與底板232的間距。圖4中的支撐板233垂直于頂板231以及底板232,但是， 支撐板233也可以不垂直于上述兩者。
顯然，支撐板233也應(yīng)當(dāng)選用透光材料，其材料最好與頂板231 以及底板232的材料相同。此外，支撐板233的作用也可以通過(guò)支撐 柱等部件實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器2的透光板23包括頂板231 和底板232，頂板231和底232之間因此可以形成空氣層，該空氣層 的傳熱系數(shù)通常顯著低于頂板231和底板232。因此，內(nèi)部設(shè)置上述 空氣層之后，透光板23整體的傳熱系數(shù)將顯著降低，通過(guò)透光板23 向大氣傳導(dǎo)的熱量將大幅減少，太陽(yáng)能集熱器2以及太陽(yáng)能熱水器的 效率因此將得到提高。
可以進(jìn)一步將頂板231和底板232的間距H的范圍i殳置為3mm 至9mm。
如果頂板231和底板232之間的空氣層在垂直于頂^反231和底板 232的方向上產(chǎn)生明顯的流動(dòng)，對(duì)流換熱現(xiàn)象將比較明顯，頂板23的 隔熱效果將受到不利影響；因此，頂板231和底板232的間距H不宜 過(guò)大。另一方面，如果上述間距H過(guò)小則難以實(shí)現(xiàn)通過(guò)增加空氣層來(lái) 隔熱的目的。
將頂板231和底板232的間距H的范圍i殳置為3mm至9mm可以 有效地平衡上述兩因素；特別是在上述間距H的范圍為5mm至7mm 的情況下，既能實(shí)現(xiàn)有效隔熱，又能避免頂寺反231和底板232之間的 空氣出現(xiàn)明顯的對(duì)流換熱。
可以在上述具體實(shí)施方式
的基礎(chǔ)上對(duì)太陽(yáng)能集熱器2進(jìn)行其他改進(jìn)。
在另一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器2 同樣具有外殼體22、設(shè)置于外殼體22中的集熱芯21、以及與外殼體 22固定連接并具有空氣層的透光板23等部件。
不同之處在于，透光板23與外殼體22系緊密連接，從而使兩者 所形成的空間(即集熱芯21所在的腔體)與外界氣密封。外殼體22的側(cè)壁221、底壁222以及頂壁223相連接的位置顯然 都應(yīng)保持氣密封，頂壁223與透光板23連接的部位也應(yīng)當(dāng)保持氣密封； 可以通過(guò)膠黏劑將透光板23與頂壁223粘結(jié)于一體。
由于透光板23與外殼體22緊密地連接，集熱芯21周圍的空氣 將完全與外界大氣相隔離，即使室外風(fēng)速較大集熱芯21周圍的空氣也 不會(huì)與大氣進(jìn)行對(duì)流換熱，因此可以避免通過(guò)熱對(duì)流的方式向大氣中 散失熱量，太陽(yáng)能集熱器2以及太陽(yáng)能熱水器的效率將得到進(jìn)一步的 提高。
在集熱芯21周圍的空氣將完全與外界大氣相隔離的情況下，可 以進(jìn)一步調(diào)整透光板23與集熱芯21的間距，進(jìn)而調(diào)整兩者之間空氣 層的厚度。
透光板23與集熱芯21之間的空氣層過(guò)厚，空氣容易在集熱芯21 與透光板23之間產(chǎn)生對(duì)流，集熱芯21的熱量因此容易以熱對(duì)流的方 式傳遞至透光板23;上述空氣層過(guò)薄，空氣容易達(dá)到較高的溫度，集 熱芯21的熱量容易以熱傳導(dǎo)的方式傳遞至透光板23。
將透光板23與集熱芯21之間空氣層厚度(也即透光板23與集 熱芯21間距)的范圍設(shè)為22mm至38mm，能夠同時(shí)有效地抑制上述 熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，集熱芯21的熱損失將進(jìn)一步降低、太陽(yáng)能集熱器2 以及太陽(yáng)能熱水器的效率將進(jìn)一步提高。
將上述空氣層厚度范圍為設(shè)28mm至32mm的情況下，上述技術(shù) 效果尤為明顯。
本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能熱水器包括上述任意一種太陽(yáng)能集 熱器，其具體結(jié)構(gòu)本文不再贅述。
以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的太陽(yáng)能集熱器以及太陽(yáng)能熱水器進(jìn) 行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方 式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方 法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)， 在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改 進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種太陽(yáng)能集熱器，包括設(shè)置于外殼體中的集熱芯，所述外殼體自底面和側(cè)面包圍所述集熱芯，且兩者之間的間隙中填充保溫材料；所述集熱芯的頂部設(shè)有與所述外殼體固定連接的透光板；其特征在于，所述透光板包括相平行的頂板和底板，兩者具有適當(dāng)?shù)拈g距。
2、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述頂板 和底板之間進(jìn)一步設(shè)有支撐板。
3、 如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述頂板 和底板間3巨的范圍為3mm至9mm。
4、 如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述頂板 和底板間距的范圍為5mm至7mm。
5、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述透光 板與所述外殼體緊密連接，兩者所形成的空間與外界氣密封。
6、 如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述透光 板與所述集熱芯間距的范圍為22mm至38mm。
7、 如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述透光 板與所述集熱芯間距的范圍為28mm至32mm。
8、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述頂板、 底板和支撐板均為透光的聚碳酸酯板。
9、 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器，其特征在于，所述保溫 材料為聚氨酯。
10、 一種太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任 一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能集熱器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)能集熱器，包括設(shè)置于外殼體中的集熱芯，所述外殼體自底面和側(cè)面包圍所述集熱芯，且兩者之間的間隙中填充保溫材料；所述集熱芯的頂部設(shè)有與所述外殼體固定連接的透光板；所述透光板包括相平行的頂板和底板，兩者具有適當(dāng)?shù)拈g距，從而在兩者之間形成一空氣層。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種包括上述太陽(yáng)能集熱器的太陽(yáng)能熱水器。設(shè)置上述空氣層之后，所述透光板整體的傳熱系數(shù)將顯著降低，通過(guò)所述透光板向大氣傳導(dǎo)的熱量將大幅減少，太陽(yáng)能集熱器以及太陽(yáng)能熱水器的效率因此將得到提高。
文檔編號(hào)F24J2/46GK201229080SQ20082010514
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者周奇迪, 唐玉敏 申請(qǐng)人:寧波晟唐基業(yè)科能電器有限公司