專(zhuān)利名稱(chēng)：一種三維平板集熱器的板芯裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，尤其是涉及一種三維平板集熱器的板芯技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能利用的核心部件，根據(jù)安裝傾角分斜面安裝系統(tǒng)和墻面安裝系統(tǒng)，豎置式太陽(yáng)能集熱器是一種墻面系統(tǒng)，主要適合于集熱器在墻面豎置或垂直安裝，也適合于其他任意位置的安裝，豎置式墻面安裝的太陽(yáng)能集熱器板芯包括傳熱導(dǎo)管和吸熱翅片等，其工作面往往被設(shè)計(jì)成具有反射吸收的形狀，特點(diǎn)是能吸收來(lái)自多個(gè)方向上入射的直射光與反射光，將光能轉(zhuǎn)為熱能、電能或兩者輸出，其有效工作面積是二維集熱器板芯的一倍以上，此外，其吸熱工作面通常與水平面問(wèn)呈一定夾角，因而，往往被設(shè)計(jì)成斜面等，用作集熱器時(shí)還同時(shí)要求豎置安裝后太陽(yáng)能集熱器能保持較高的吸熱效率與傳熱效率，其中，吸熱效率是靠翅片的吸收結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)的，傳熱效率則是靠翅片與導(dǎo)熱管的連接結(jié)構(gòu)特性實(shí)現(xiàn)的，集熱效率由吸熱效率和傳熱效率兩部分共同組成。
已公布的中國(guó)專(zhuān)利CN2410591Y涉及一種平板陽(yáng)臺(tái)攔板型垂直安裝的三維太陽(yáng)熱水器，其特征是集熱器橫向水平放置，整體垂直安裝，集熱器內(nèi)的管板式吸熱體傳熱導(dǎo)管的翅片是傾斜放置的，其傳熱導(dǎo)管與其翅片是導(dǎo)熱管的園柱面與翅片平面的線接觸固定連接，因此，其傳熱導(dǎo)管亦呈水平放置，因而，其插入聯(lián)集管的傳熱管的端部是帶向上擺頭的，這種形式的集熱器易做成攔板式結(jié)構(gòu)而與建筑陽(yáng)臺(tái)有機(jī)結(jié)合，以避免傾斜安裝對(duì)建筑外觀的影響。上述技術(shù)方案中翅片吸熱工作面的設(shè)計(jì)根據(jù)附圖是直齒鋸齒型的，其中，向上的受光工作直齒面與入射陽(yáng)光垂直，又根據(jù)附圖所示，非受光直齒面與其垂直，這樣便可接受來(lái)自地面反射方向上的反射光，但光強(qiáng)與距離的平方成反比，實(shí)際來(lái)自地反射的光強(qiáng)很低，由于兩者問(wèn)呈垂直，所以，上齒面上的反射光方向與下齒面近似平行，而下齒面對(duì)來(lái)自上齒面的反射光吸收能力很小，因此，這種直齒鋸齒型翅片的反射吸收效率很低，除此之外，也不適合于其他任意位置的安裝。
另一個(gè)中國(guó)專(zhuān)利CN2284934采用了陷落式直板葉片集熱裝置，其方法是采用垂直于傳熱導(dǎo)管的平行涂黑吸收葉片與傳熱導(dǎo)管組成平板三維集熱器的板芯，集熱器與板芯均垂直放置，其中，吸收葉片與傳熱導(dǎo)管的傳熱連接為葉片截面與傳熱導(dǎo)管管面類(lèi)似空調(diào)散熱片的套脹固定連接，采用這種方式時(shí)，入射到吸收葉片問(wèn)的太陽(yáng)直射光便可能在兩葉片間多次反射，被多次吸收，增加了集熱板對(duì)太陽(yáng)能的吸收效率。然而，采用了大量的葉片，不但裝配加工復(fù)雜、工效低，而且這種裝置的表面積大幅度上升，由此必然會(huì)造成發(fā)射率大幅度上升的問(wèn)題，使得其光吸收效率的增益被熱量快速散失的弊端所抵消，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)黑色涂層的表面吸收率在95％以上，發(fā)射率通常在36％-40％以上，而一般太陽(yáng)選擇性吸收涂層的發(fā)射率可達(dá)16％以下，兩者之差在20％以上，且不考慮由于面積增大對(duì)發(fā)射率的不利影響，經(jīng)比較吸收率的增益范圍與發(fā)射率的差異便可知，這種方法很難產(chǎn)生集熱效率的提高；此外，葉片體積的大幅度上增加將使得熱容大幅上升，對(duì)集熱效率的提高不利；再者，即使葉片與傳熱導(dǎo)管的傳熱連接為葉片截面與傳熱導(dǎo)管管面類(lèi)似空調(diào)散熱片的套脹固定連接，也將由于接觸傳熱的間隙產(chǎn)生傳熱效率的降低，眾所周知，空調(diào)傳熱中導(dǎo)熱管的溫度遠(yuǎn)高于葉片，因此，導(dǎo)熱管直徑由于受熱膨脹大于葉片孔的熱膨脹使得兩者緊密接觸而傳熱，而板芯的葉片體積相對(duì)于導(dǎo)熱管遠(yuǎn)遠(yuǎn)為小，因此受熱后孔徑變大，而導(dǎo)熱管中含有待加溫的冷水，在一定的溫升范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的尺寸變化，因此，必然導(dǎo)致傳熱效率的嚴(yán)重下降。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的缺陷有待于克服。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)方案之一的目的在于提出可垂直安裝的三維平板集熱器的齒型板芯，通過(guò)對(duì)其翅片的吸收結(jié)構(gòu)特性及翅片與導(dǎo)熱管的連接結(jié)構(gòu)特性上的雙重改進(jìn)，使之成為一種熱容增加小、發(fā)射率降低、加工簡(jiǎn)易、裝配生產(chǎn)工效高、成本較低的，同時(shí)具有良好吸收特性與反射吸收特性的集能器板芯，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并使得任意安裝時(shí)，可垂直安裝的三維平板集熱器板芯能同時(shí)具備較高的吸熱效率與傳熱效率。
本發(fā)明技術(shù)方案之二的目的在于提出可垂直安裝的三維平板集熱器的斜翼型板芯，通過(guò)對(duì)其翅片的吸收結(jié)構(gòu)特性及翅片與導(dǎo)熱管的連接結(jié)構(gòu)特性上的雙重改進(jìn)，使之成為一種熱容增加小、發(fā)射率降低、加工簡(jiǎn)易、裝配生產(chǎn)工效高、成本較低的，同時(shí)具有良好吸收特性與反射吸收特性的集能器板芯，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并使得任意安裝時(shí)，可垂直安裝的三維平板集熱器板芯能同時(shí)具備較高的吸熱效率與傳熱效率。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案一采用一種三維平板集熱器的板芯，包括金屬吸熱翅片、金屬導(dǎo)熱管，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管相互連接，金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是齒形，其特征在于，工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層，垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片上齒面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，并且，下齒面與上齒面的夾角設(shè)置應(yīng)使得大部分上齒面的反射陽(yáng)光與下齒面相交，所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是指金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接。所述的金屬吸熱翅片下齒面與上齒面的夾角設(shè)置范圍是36度-74度。所述的齒形金屬吸熱翅片上齒面與下齒面等工作面是經(jīng)金屬壓力加工成形。所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的固定連接，系采用焊接等連接。所述的金屬吸熱翅片的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固接除了直接同接，還可以是其連接平面經(jīng)與一連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接或粘接連接、金屬導(dǎo)熱管介于金屬吸熱翅片連接平面和連接傳熱條帶之間、經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片相間接固連。所述的金屬吸熱翅片上齒面沿該集熱器板芯縱向的分布密度介于10～1000個(gè)/米之間，帶光電轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)取10-100個(gè)/米之間。所述的金屬吸熱翅片的工作面上帶有的太陽(yáng)能利用功能性材料層可以是太陽(yáng)選擇性吸收光熱轉(zhuǎn)換層、或太陽(yáng)能光伏電池貼片、或光電轉(zhuǎn)換膜、或是任意前兩者的組合。
技術(shù)方案二采用一種三維平板集熱器的板芯，包括金屬吸熱翅片、金屬導(dǎo)熱管，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管相互連接，金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是斜翼形，其特征在于，金屬吸熱翅片由多個(gè)斜翼和相應(yīng)的尾翼所組成，斜翼經(jīng)尾翼與金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面連成一體，翅片的工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層，垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片斜翼面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與斜翼面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，并且，所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是指金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接。所述的斜翼形金屬吸熱翅片的斜翼、尾翼等工作面經(jīng)金屬?zèng)_裁壓力加工成形。所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的固定連接，系采用焊接等連接。所述的金屬吸熱翅片的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固接除了直接固接，還可以是其連接平面經(jīng)與一連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接或粘接連接、金屬導(dǎo)熱管介于金屬吸熱翅片連接平面和連接傳熱條帶之間、經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片相間接固連。所述的金屬吸熱翅片斜翼面沿該集能器板芯縱向的分布密度介于10～1000個(gè)/米之間，帶光電轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)取10-100個(gè)/米之間。所述的金屬吸熱翅片的工作面上帶有的太陽(yáng)能利用功能性材料層可以是太陽(yáng)選擇性吸收光熱轉(zhuǎn)換層、或太陽(yáng)能光伏電池貼片、或光電轉(zhuǎn)換膜、或是任意前兩者的組合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較的優(yōu)點(diǎn)如下方案一由于采用金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是齒形，熱容增加小，可采用加工簡(jiǎn)易的壓力加工方式成型；且垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片上齒面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，下齒面與上齒面的夾角設(shè)置應(yīng)使得大部分上齒面的反射陽(yáng)光與下齒面相交，使之具有良好吸收特性與反射吸收特性；同時(shí)由于金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接，使之焊接等固定連接容易，裝配生產(chǎn)工效高、成本較低，并且在垂直等任意位置安裝使用時(shí)，三維板芯能同時(shí)具備較高的吸熱效率與傳熱效率。
方案二由于采用金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是斜翼形，與二維結(jié)構(gòu)相比熱容相同，可采用加工更簡(jiǎn)易的沖裁壓力加工方式成型；且垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片斜翼面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與斜翼面法線的夾角介于介于負(fù)1度至負(fù)35度，使之具有良好吸收特性與反射吸收特性；同時(shí)由于金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接，使之焊接等固定連接容易，裝配生產(chǎn)工效高、成本較低，并且在垂直等任意位置安裝使用時(shí)，三維板芯能同時(shí)具備較高的吸熱效率與傳熱效率。


圖1是本發(fā)明三維平板集熱器的實(shí)施例齒型板芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明三維平板集熱器的實(shí)施例斜翼型板芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A是圖1的側(cè)向視圖；圖3B是本發(fā)明三維平板集熱器板芯的又一個(gè)齒型板芯實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4A是圖2的側(cè)向視圖；圖4B是本發(fā)明三維平板集熱器板芯的又一個(gè)斜翼型板芯實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖3A的旋轉(zhuǎn)俯視圖和本發(fā)明實(shí)施例金屬吸熱翅片采用兩個(gè)半園弧夾片經(jīng)連接平面與金屬導(dǎo)熱管固定連接的結(jié)構(gòu)示意6是圖4A的旋轉(zhuǎn)俯視圖和本發(fā)明實(shí)施例金屬吸熱翅片采用連接傳熱條帶經(jīng)連接平面與金屬導(dǎo)熱管固定連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖4B的旋轉(zhuǎn)俯視圖和本發(fā)明實(shí)施例金屬吸熱翅片經(jīng)連接平面與金屬導(dǎo)熱管直接固定連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式按圖1所示，本發(fā)明一種三維平板集熱器的板芯裝置實(shí)施例之一包括金屬吸熱翅片1、金屬導(dǎo)熱管2、半園弧夾片3，其中，金屬吸熱翅片1是齒形翅片，包括其連接平面101、上齒面102、下齒面103，金屬吸熱翅片可采用鋁材，金屬導(dǎo)熱管2可采用銅材。參見(jiàn)圖3A、3B所示金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是齒形，工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層如經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的太陽(yáng)選擇型吸收鍍層，金屬吸熱翅片下齒面102與上齒面103的夾角設(shè)置的范圍是36度一74度，下齒面與上齒面的夾角設(shè)置應(yīng)使得大部分上齒面的反射陽(yáng)光與下齒面相交，在圖3A、3B所示的實(shí)施例中，夾角設(shè)置取51度，這樣，當(dāng)垂直安裝時(shí)，只要經(jīng)表面選擇性吸收涂層處理的吸熱面達(dá)到吸收率≥0.90；發(fā)射率≤0.10時(shí)，即可通過(guò)上齒面與下齒面的二次吸收使板芯的吸收效率達(dá)到或接近99％的水平，除了考慮能量較大的一次吸收和一次反射，工程應(yīng)用上，其余部分的能量可以忽略，這樣對(duì)于板芯抑制熱容的增加、發(fā)射率的上升以及結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與降低加工成本均更為有利。
當(dāng)集能器垂直安裝使用中，金屬吸熱翅片上齒面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，如當(dāng)?shù)氐乩砭暥葹?9.5度，太陽(yáng)赤緯變化以22度計(jì)，要使得夏至正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角等于負(fù)1度時(shí)，該安裝傾角可取40.5度；若要使得冬至正午直射陽(yáng)光與上齒畫(huà)法線的夾角等于負(fù)1度時(shí)，該安裝傾角可取62.5度；同理，要使得夏至正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角等于負(fù)35度時(shí)，該安裝傾角可取6.5度；若要使得冬至正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角等于負(fù)35度時(shí)，該安裝傾角可取28.5度；入射角介于負(fù)1度至負(fù)35度時(shí)可使得反射光部分向內(nèi)產(chǎn)生傾斜，易于被排列在上面的下齒面所截獲；當(dāng)夾角大于35度時(shí)，由于入射角的偏離會(huì)導(dǎo)致接受光強(qiáng)度顯著下降，所以不宜采用。
金屬導(dǎo)熱管可采用單管或多管。按圖1和圖5所示，齒型金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是金屬吸熱翅片左、右兩側(cè)邊緣的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間間接的固定連接，此外，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接也可以是指金屬吸熱翅片左、右側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間類(lèi)似圖7所示的直接固定連接。齒形金屬吸熱翅片上齒面與下齒面等工作面是經(jīng)金屬壓力加工成形的，側(cè)邊的連接平面也可通過(guò)齒型金屬吸熱翅片壓力成型加工時(shí)取得，齒形的上齒面在集能器平面上最好是水平設(shè)置。
按圖2所示，本發(fā)明一種三維平板集熱器的板芯裝置實(shí)施例之一包括金屬吸熱翅片1、金屬導(dǎo)熱管2、連接傳熱條帶4，其中，金屬吸熱翅片1是斜翼形翅片，包括其連接平面101、尾翼104、斜翼105，金屬吸熱翅片可采用鋁材，金屬導(dǎo)熱管2可采用銅材。參見(jiàn)圖4A、4B所示金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是斜翼形，工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層如經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的太陽(yáng)選擇型吸收鍍層，入射到吸收翼片間的太陽(yáng)直射光便可能在兩翼片間多次反射，被多次吸收，增加了板芯對(duì)太陽(yáng)能的吸收效率，只要經(jīng)表面選擇性吸收涂層處理的吸熱面達(dá)到吸收率≥0.90；發(fā)射率≤0.10時(shí)，即可通過(guò)上下兩個(gè)斜翼面問(wèn)的二次或多次吸收使板芯的吸收效率達(dá)到或接近99％的水平。然而，其工作表面積的大幅度上升并不會(huì)造成發(fā)射率上升問(wèn)題，其裝配加工簡(jiǎn)化、工效高，這樣，除了考慮能量較大的一次吸收和一次反射，工程應(yīng)用上，其余部分的能量可以忽略，這樣對(duì)于板芯抑制熱容的增加、發(fā)射率的上升以及結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與降低加工成本均更為有利。
同樣，當(dāng)集能器垂直安裝使用中，金屬吸熱翅片上斜翼面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，如當(dāng)?shù)氐乩砭暥葹?9.5度，太陽(yáng)赤緯變化以22度計(jì)，要使得春分或秋分時(shí)正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角等于負(fù)1度時(shí)，該安裝傾角可取51.5度。
此外，根據(jù)斜翼面或齒面的不同設(shè)計(jì)，如圖3A、3B、4A、4B所示的實(shí)施例中，還可分別取春分或秋分時(shí)，正午直射陽(yáng)光與斜翼面法線的夾角為-30度、-35度和-25度。除了垂直安裝外，本發(fā)明一種三維平板集熱器的板芯裝置還可用于任意安裝位置的使用和通過(guò)選擇不同參數(shù)的組合達(dá)到與垂直安裝相似的效果。
金屬導(dǎo)熱管可采用單管或多管，按圖2和圖6所示斜翼型金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是金屬吸熱翅片左、右側(cè)邊的連接平面制成一體后與金屬導(dǎo)熱管間的直接固定連接(參見(jiàn)圖7)，此外，也可是類(lèi)似圖5所示的經(jīng)半園弧夾片3和側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間間接的固定連接，還可以將兩個(gè)翅片的側(cè)邊連接平面制成一體，如圖6所示成為一個(gè)公共的側(cè)邊連接平面經(jīng)連接傳熱條帶4與金屬導(dǎo)熱管間間接的固定連接，斜翼形金屬吸熱翅片斜翼、尾翼等工作面是經(jīng)金屬?zèng)_裁壓力加工成形的，側(cè)邊的連接平面也可通過(guò)斜翼型金屬吸熱翅片沖裁壓力成型加工時(shí)取得，斜翼面在集能器平面上最好是水平設(shè)置。
上述實(shí)施例中，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的固定連接，系采用焊接等連接，采用鋁材的金屬吸熱翅片與采用銅材的金屬導(dǎo)熱管間可經(jīng)焊接精細(xì)焊接方法相互連接，所述的精細(xì)焊接方法的焊接連接包括超聲焊、熱壓焊(包括金屬釬料的電阻釬焊，)、激光焊、電阻焊、高頻焊、等離子焊、X射線焊等。金屬吸熱翅片平面與金屬導(dǎo)熱管間的焊接等相連接是傳熱相連，金屬吸熱翅片的平面與金屬導(dǎo)熱管間的固接除了直接固接，如圖7所示，還可以是兩個(gè)翅片的側(cè)邊連接平面制成一體，經(jīng)與一連接傳熱條帶4的外翻連接撐邊相互焊接或粘接連接、金屬導(dǎo)熱管介于金屬吸熱翅片連接平面和連接傳熱條帶之間、經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片相間接固連如焊接或?qū)嵴辰雍蟮拈g接夾持傳熱相連如圖6所示，或如圖5所示經(jīng)穿管夾持金屬導(dǎo)熱管的兩個(gè)半園弧夾片3的平面端焊接后的間接夾持傳熱相連，為了加強(qiáng)半園弧夾片的夾持與傳熱能力，金屬導(dǎo)熱管的周邊還可以進(jìn)行導(dǎo)熱膠的粘接加強(qiáng)。
金屬吸熱翅片的工作面上帶有的太陽(yáng)能利用功能性材料層可以是太陽(yáng)選擇性吸收光熱轉(zhuǎn)換層、或太陽(yáng)能光伏電池貼片、或光電轉(zhuǎn)換膜、或是任意前兩者的組合，如上齒面或上斜翼面為光電轉(zhuǎn)換層，下齒面或下斜翼面為光熱轉(zhuǎn)換層的組合等。太陽(yáng)選擇性吸收光熱轉(zhuǎn)換層包括前述的陽(yáng)極氧化層、黑鉻層、氮化鈦等真空濺射層等；太陽(yáng)能光伏電池貼片包括硅晶太陽(yáng)能電池、非品太陽(yáng)能電池等各種不同類(lèi)型的太陽(yáng)能電池；光電轉(zhuǎn)換膜可包括硅晶薄膜太陽(yáng)能電池、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池等，通過(guò)電絕緣的導(dǎo)熱粘接劑與金屬吸熱翅片相連接。為保證被金屬吸熱翅片反射的陽(yáng)光被充分地吸收，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，金屬吸熱翅片的上齒面或上斜翼面沿該集熱器板芯縱向的分布密度應(yīng)選介于10～1000個(gè)/米之間，圖3、圖4的實(shí)施例中選為66個(gè)/米，用于帶光電轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)選10-100個(gè)/米之間。
工作過(guò)程如下當(dāng)陽(yáng)光及反射光輻射經(jīng)金屬吸熱翅片上的太陽(yáng)能利用功能性材料層如光熱轉(zhuǎn)換層后，被金屬吸熱翅片上的太陽(yáng)選擇性吸收層吸收一反射一再吸收，輻射經(jīng)一次吸收與一次反射吸收后可能反射出板芯，其能量的吸收率可接近或達(dá)到99％，采集的熱量經(jīng)金屬吸熱翅片的傳熱固定連接平面?zhèn)鬟f至金屬導(dǎo)熱管，加熱金屬導(dǎo)熱管內(nèi)的工作介質(zhì)，經(jīng)傳熱循環(huán)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能輸出。
權(quán)利要求
1.一種三維平板集熱器的板芯裝置，包括金屬吸熱翅片、金屬導(dǎo)熱管，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管相互連接，金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是齒形，其特征在于，工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層，垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片上齒面安裝傾角的設(shè)置是使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，并且，下齒面與上齒面的夾角設(shè)置應(yīng)使得大部分上齒面的反射陽(yáng)光與下齒面相交，所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是指金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的金屬吸熱翅片下齒面與上齒面的夾角設(shè)置范圍是36度-74度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的齒形金屬吸熱翅片上齒面與下齒面等工作面是經(jīng)金屬壓力加工成形。
4.一種三維平板集熱器的板芯裝置，包括金屬吸熱翅片、金屬導(dǎo)熱管，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管相互連接，金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是斜翼形，其特征在于，金屬吸熱翅片由多個(gè)斜翼和相應(yīng)的尾翼所組成，斜翼經(jīng)尾翼與金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面連成一體，翅片的工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層，垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片斜翼面安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與斜翼面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，并且，所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的相互連接是指金屬吸熱翅片側(cè)邊的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的斜翼形金屬吸熱翅片的斜翼、尾翼等工作面經(jīng)金屬?zèng)_裁壓力加工成形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管的固定連接，系采用焊接等連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的金屬吸熱翅片的連接平面與金屬導(dǎo)熱管間的固接除了直接固接，還可以是其連接平面經(jīng)與一連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接或粘接連接、金屬導(dǎo)熱管介于金屬吸熱翅片連接平面和連接傳熱條帶之間、經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片相間接固連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的金屬吸熱翅片上齒面或斜翼面沿該集熱器板芯縱向的分布密度介于10～1000個(gè)/米之間，帶光電轉(zhuǎn)換層時(shí)應(yīng)取10-100個(gè)/米之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種三維平板集熱器的板芯裝置，其特征在于，所述的金屬吸熱翅片的工作面上帶有的太陽(yáng)能利用功能性材料層可以是太陽(yáng)選擇性吸收光熱轉(zhuǎn)換層、或太陽(yáng)能光伏電池貼片、或光電轉(zhuǎn)換膜、或是任意前兩者的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維平板集熱器的板芯裝置，包括金屬吸熱翅片、金屬導(dǎo)熱管，金屬吸熱翅片與金屬導(dǎo)熱管相連接，金屬吸熱翅片工作面的縱向截面形狀是齒形或是斜翼形，工作面上帶有太陽(yáng)能利用功能性材料層，垂直安裝時(shí)，金屬吸熱翅片上齒面或斜翼面的安裝傾角的設(shè)置應(yīng)使得正午直射陽(yáng)光與上齒面法線或斜翼面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度。由于采用上齒面或斜翼面的設(shè)置使得直射陽(yáng)光與上齒面法線或斜翼面法線的夾角介于負(fù)1度至負(fù)35度，只要經(jīng)表面選擇性吸收涂層處理的吸熱面達(dá)到吸收率≥0.90；發(fā)射率≤0.10時(shí)，即可通過(guò)上齒面或上斜翼面與下齒面或下斜翼面間的二次吸收，使板芯的吸收效率達(dá)到接近99％的水平。
文檔編號(hào)F24J2/26GK1804505SQ200510097919
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者潘戈 申請(qǐng)人:潘戈