一種帶有集熱室的太陽能平板集熱器的制造方法
【專利摘要】一種帶有集熱室的太陽能平板集熱器，包括玻璃蓋板、吸熱板、集熱管束以及隔熱底板，所述的吸熱板、集熱管束及熱反射隔熱膜和繃膜框構(gòu)成集熱室，集熱管束四周組裝繃膜框，在繃膜框正面焊接固定吸熱板，在繃膜框背面通過繃膜框包裹熱反射隔熱膜，形成一個(gè)夾心中間層。在集熱室四周組裝隔熱中空框，通過丁基膠和結(jié)構(gòu)密封膠封裝玻璃蓋板和隔熱底板，使集熱室分別與玻璃蓋板及隔熱底板之間形成中間空氣隔熱層。本發(fā)明提高了平板集熱器的太陽能吸收效果，具有中空隔熱、密封性好、適用惡劣環(huán)境以及輕薄等特點(diǎn)。
【專利說明】一種帶有集熱室的太陽能平板集熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于利用太陽能的集熱設(shè)備及綠色節(jié)能產(chǎn)品領(lǐng)域，具體涉及一種帶有集熱室的太陽能平板集熱器。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是可以利用、可再生、可持續(xù)的綠色清潔能源。太陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，因此，集熱器性能對太陽能系統(tǒng)收益影響特別顯著。平板型太陽能集熱器是太陽能集熱器中一種最基本的類型，其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、承壓能力強(qiáng)、吸熱面積大，是太陽能與建筑結(jié)合最佳選擇的集熱器類型之一。
[0003]平板型太陽能集熱器主要有吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分組成。工作時(shí)，太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出；與此同時(shí)，溫度升高后的吸熱板不可避免的要通過傳導(dǎo)、對流和輻射等方式向四周散熱，成為集熱器的熱量損失。
[0004]目前，平板型太陽能集熱器主要為外框采用鋁型材，背板采用鋁或鍍鋅板，保溫材料一般采用巖棉或聚氨脂泡沫，蓋板采用布紋低鐵特種鋼花玻璃，板芯采用鋁板集熱、銅管作為工質(zhì)流道，涂層以采用真空濺射的黑格、藍(lán)鈦為主。板芯銅鋁焊接，采用激光和超聲波焊機(jī)。外框四角連接采用螺絲或鉚壓固定，底板與外框連接采用鉚壓。其缺點(diǎn)為:外框盒子的保溫性差，而且氣密性也差，造成了內(nèi)腔容易結(jié)露，影響了陽光的透過。因此，空氣的對流和外框的傳導(dǎo)是主要的熱損耗途徑。
[0005]為了提高太陽集熱器的效率，在采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材料和高透過率蓋板材料的基礎(chǔ)上，在保持最大限度地采集太陽能的同時(shí)盡可能減小其對流和輻射熱損，因此努力提高平板太陽能集熱器產(chǎn)品性能，研發(fā)高效平板太陽能集熱器成為關(guān)鍵。
[0006]當(dāng)前研發(fā)出的新一代平板太陽能集熱器選擇采用高強(qiáng)度鋁合金沖壓成形的中空框體，即整體為一個(gè)盒子，在盒子的四邊框上采用鋁型材，再在上面蓋上玻璃板，底板。玻璃蓋板使用無螺絲、無鉚釘、無橡膠皮條的連接封裝技術(shù)，完全達(dá)到內(nèi)腔充氮的氣密性要求。但在流道出口處和正面與鋁型材的密封要做到氣密還是存在一定的難度。同時(shí)，由于內(nèi)部空腔隨著溫度升高而膨脹，也會(huì)隨溫度降低而收縮，對整個(gè)系統(tǒng)的密封造成應(yīng)力破壞而導(dǎo)致不能持續(xù)耐用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有平板太陽能集熱器存在的上述不足，提供一種密封及保溫性能好、熱交換效率高以及最大程度地減少對流和熱輻射造成的熱損失的一種帶有集熱室平板太陽能集熱器。
[0008]本發(fā)明提供的帶有集熱室以及具有中空隔熱結(jié)構(gòu)的平板太陽能集熱器，包括玻璃蓋板、吸熱板、集熱管束以及隔熱底板，所述的吸熱板、集熱管束及熱反射隔熱薄膜和繃膜框組成集熱室，集熱管束四周組裝繃膜框作為固定吸熱板的架構(gòu)，在繃膜框正面焊接固定吸熱板，在繃膜框背面通過繃膜框包裹熱反射隔熱膜，形成一個(gè)夾心中間層；在集熱室四周組裝隔熱中空框，隔熱中空框兩側(cè)通過丁基膠和結(jié)構(gòu)密封膠封裝玻璃蓋板和隔熱底板，使集熱室分別與玻璃蓋板及隔熱底板之間形成中間空氣隔熱層；隔熱中空框的集熱管束進(jìn)出口開孔處，加裝密封管嘴，適應(yīng)結(jié)構(gòu)形變的裝配間隙處施打丁基膠密封。集熱器的外部可加裝保護(hù)外框，也可靈活的與門窗、幕墻的外框進(jìn)行裝配。
[0009]所述集熱室的繃膜框?yàn)榘夹弯X型材，凹型槽朝外，對應(yīng)集熱管束進(jìn)出口位置開孔，熱反射隔熱膜卷邊進(jìn)繃膜框的凹型槽內(nèi)用螺釘固定，并使熱反射隔熱膜繃緊保持表面的平整。吸熱板通過激光焊接在繃膜框的正面，正面為工作時(shí)朝向太陽。所述的集熱室是通過集熱管束作為架構(gòu)，正面安裝吸熱板以保證太陽能的高效吸收，四周組裝繃膜框以使集熱室形成表面平整的腔室，背面包裹熱反射隔熱膜以減少由于熱輻射造成的熱損失。
[0010]所述的集熱管束由一組翅管與兩個(gè)集管構(gòu)成，翅管的兩端分別與兩個(gè)集管釬焊連接內(nèi)部相通，翅管組中心區(qū)域向上拱起成一個(gè)平面并與吸熱板緊密貼合以支撐吸熱板，兩個(gè)集管低于該支撐面，集管的中心線與繃膜框的中心線在同一水平面。
[0011]所述的吸熱板通過激光焊接沿繃膜框?qū)⑺闹苓叢抗潭?，并使吸熱板張緊，保證表面平整，由集熱管束的集熱翅管組提供對吸熱板的內(nèi)部支撐。
[0012]所述的熱反射隔熱膜具有耐高溫、隔熱、耐老化及機(jī)械性能好的特性，同時(shí)，表面進(jìn)行噴涂納米熱反射層，對紅外及遠(yuǎn)紅外具有較高的選擇性反射，以減少集熱管束通過熱福射造成的熱損失。
[0013]所述的隔熱中空框?yàn)榫哂心透邷?、隔熱、耐候及機(jī)械性能高的擠出型材，中間有一較長的豎腔，豎腔的兩側(cè)為對稱的小空腔，兩個(gè)小空腔及中間的豎腔形成一個(gè)將集熱室邊部含住的凹槽。所述的隔熱中空框的較長的豎腔，對應(yīng)集管的進(jìn)出口位置開孔，加裝密封管嘴，隔熱中空框兩側(cè)的小空腔內(nèi)裝填干燥劑。
[0014]所述的隔熱中空框上加裝的密封管嘴由外螺紋管嘴、方形鎖緊螺帽與保護(hù)螺帽構(gòu)成，外螺紋管嘴內(nèi)通道可穿過集管，在外螺紋管嘴與集管裝配形成的空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，方形鎖緊螺帽為4毫米鋁板制成，呈扁平狀，中間開孔并有與外螺紋管嘴配合的內(nèi)螺紋，方形鎖緊螺帽預(yù)先放置于中空框豎腔中，在開孔周圍，方形鎖緊螺帽與外螺紋管嘴形成的裝配空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，丁基膠的密封面寬度3毫米以上。
[0015]所述的玻璃蓋板采用低鐵超白鋼化玻璃，通過丁基膠和密封結(jié)構(gòu)膠固定在隔熱中空框正面，玻璃蓋板與集熱室正面的吸熱板之間形成20毫米的空氣隔熱層，正面為工作時(shí)朝向太陽。
[0016]所述的保溫隔熱底板，通過丁基膠和密封結(jié)構(gòu)膠固定在隔熱中空框背面，隔熱底板與集熱室背面的熱反射隔熱膜之間形成20毫米的空氣隔熱層，背面為工作時(shí)背向太陽光的一面。
[0017]所述的保護(hù)外框，為鋁型材或鋁板制成，與隔熱中空框型材的間隙處，加裝保溫隔熱材料，也可靈活地與門窗幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外框進(jìn)行裝配。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
1、通過吸熱板、集熱管束、繃膜框和反射隔熱膜形成的集熱室，顯著地提高了太陽能吸收效率，極大地減少了吸熱板背面由于熱反射造成的熱損失。
[0019]2、通過集熱室與中空框的配合，形成了集熱室與透光玻璃、集熱室與底板之間的兩個(gè)中空隔熱層，減少了對流、氣密性差導(dǎo)致的熱損失以及結(jié)露引起的太陽能吸收率低的問題。
[0020]3、提高采用耐高溫、隔熱好的型材制備中空框，減少了由于外框熱傳導(dǎo)和密封不好造成的熱損失。
[0021]4、通過密封管嘴，使集管進(jìn)出口處的密封得到了改善，保證工作運(yùn)行周期長。
[0022]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是帶有集熱室的平板集熱器的縱向刨面示意圖。
[0024]圖2是帶有集熱室的平板集熱器的橫向刨面示意圖。
[0025]圖3、4是集熱室的繃膜框組裝示意圖。
[0026]圖5是熱反射膜未固定前局部示意圖圖6是熱反射I旲固定后局部不意圖。
[0027]圖7是中空框的集管進(jìn)出口密封管嘴的示意圖。
[0028]圖中，1、玻璃蓋板；2、隔熱底板；3、吸熱板；4、熱反射隔熱膜；5.1、翅管；5.2、集管；6、繃膜框；7、中空框；8、集熱室；9、保護(hù)外框；10、隔熱保溫材料；11、方形鎖緊螺帽；12、外螺紋管嘴；13、保護(hù)螺帽；14、丁基膠；15、密封結(jié)構(gòu)膠；16、螺釘；17、干燥劑。
[0029]

【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1:
如圖1、2所示，本發(fā)明提供的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，包括玻璃蓋板1、隔熱底板2、隔熱中空框7、集熱室8以及保護(hù)外框9。集熱室由吸熱板3、熱反射隔熱膜4、集熱管束和繃膜框6組裝而成。集熱室8通過四周的隔熱中空框7固定在平板集熱器中間，隔熱中空框7通過丁基膠14和結(jié)構(gòu)密封膠封15封裝在玻璃蓋板I和隔熱底板2之間，使集熱室分別與玻璃蓋板及隔熱底板之間形成中間空氣隔熱層，減少對流造成的熱損失。隔熱中空框7的集管5.2進(jìn)出口開孔處，加裝方形鎖緊螺帽11和外螺紋管嘴12，集管5.2由外螺紋管嘴12內(nèi)穿出，并在適應(yīng)結(jié)構(gòu)形變的裝配間隙處施打丁基膠14密封；集熱器的隔熱中空框7的外部可加裝保護(hù)外框9，也可靈活的與門窗幕墻的外框進(jìn)行裝配。
[0031]集熱室8的組裝如圖3、4所示，將集熱管束作為主體架構(gòu)，四周組裝繃膜框6以形成集熱室8的主體框架，在其正面焊接固定吸熱板3以保證太陽能的高效吸收，在其背面通過繃膜框6包裹熱反射隔熱薄膜4以減少由于輻射造成的熱損失，形成一個(gè)夾心中間層而且表面平整的腔室。吸熱板3采用藍(lán)膜濺射的0.5毫米厚的鋁板，通過激光焊接沿繃膜框6將四周邊部固定，并使吸熱板3張緊，保證表面平整，由集熱管束的中心翅管組提供對吸熱膜集熱板的內(nèi)部支撐。
[0032]如圖3、4所示，集熱管束由一組翅管5.1與兩個(gè)集管5.2構(gòu)成，翅管5.1的兩端分別與兩個(gè)集管5.2釬焊連接且內(nèi)部連通，翅管5.1組中心區(qū)域向上拱起成一個(gè)平面并與吸熱板緊密貼合以支撐吸熱板3，兩個(gè)集管5.2低于該支撐面，集管5.2的中心線與繃膜框6的中心線在同一水平面。
[0033]如圖5、6所示，繃膜框6為凹形鋁型材，采用連角器組裝成矩形框，尺寸與吸熱板相同，對應(yīng)集管5.2的進(jìn)出口位置開孔，以便集管5.2的穿過。吸熱板3平鋪于繃膜框的正面，中間由集熱管束中的翅管組進(jìn)行支撐，沿吸熱板3的四周邊部通過激光焊接固定，使吸熱板3張緊并保持表面平整。繃膜框的背面包裹熱反射隔熱膜4，將熱反射隔熱膜4平鋪于繃膜框的背面并張緊，四周邊部卷邊進(jìn)入繃膜框6型材外周的凹槽內(nèi)，通過螺釘16固定，使熱反射隔熱膜4保持表面的平整。熱反射隔熱膜4為交聯(lián)尼龍流延制成的0.1毫米厚的薄膜，具有耐高溫、隔熱、耐老化及機(jī)械性能好的特性，同時(shí)，表面進(jìn)行噴涂納米熱反射層，對紅外及遠(yuǎn)紅外具有較高的選擇性反射，以減少集熱管束通過熱輻射造成的熱損失。
[0034]如圖7所示，隔熱中空框7為以改性聚氨酯為原料拉擠出的型材，具有耐高溫、隔熱、耐候及機(jī)械性能高等特點(diǎn)，中間有一較長的豎腔，豎腔的兩側(cè)為對稱的小空腔，兩個(gè)小空腔與中間的豎腔形成一個(gè)將集熱室8邊部含住的凹槽。隔熱中空框7的較長的豎腔，對應(yīng)集管5.2的進(jìn)出口位置開孔，加裝密封管嘴(如前所述)，隔熱中空框7兩側(cè)為對稱的小空腔，小空腔內(nèi)裝填干燥劑17 (參見圖1)。隔熱中空框的密封管嘴由外螺紋管嘴12、方形鎖緊螺帽11與保護(hù)螺帽13構(gòu)成，集管5.2由外螺紋管嘴12內(nèi)通道穿過，在外螺紋管嘴與集管裝配形成的空隙處施打丁基膠14進(jìn)行密封，方形鎖緊螺帽11為4毫米鋁板制成，呈扁平狀，中間開孔并有內(nèi)螺紋，預(yù)先放置于中空框豎腔中，在開孔周圍，方形鎖緊螺帽11與外螺紋管嘴12形成的裝配空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，丁基膠的密封面寬度3毫米以上。
[0035]如圖1、2所示，玻璃蓋板I采用低鐵超白鋼化玻璃，通過丁基膠14和密封結(jié)構(gòu)膠15固定在隔熱中空框7正面(參見圖7)，與集熱室8正面的吸熱板3形成20毫米的空氣隔熱層，正面工作時(shí)朝向太陽。隔熱底板2可采用鋁塑板，通過丁基膠14和密封結(jié)構(gòu)膠15固定在隔熱中空框7背面，與集熱室8背面的熱反射隔熱膜形成20毫米的空氣隔熱層，背面工作時(shí)為背向太陽光的一面。丁基膠14的施工應(yīng)首先涂布于隔熱中空框7的兩個(gè)小空腔的型材頂端的表面，將玻璃蓋板I和隔熱底板2平鋪其上，隔熱中空框7的外沿尺寸與玻璃蓋板I及隔熱底板2相等，經(jīng)丁基膠14粘住的玻璃蓋板I和隔熱底板2與隔熱中空框7分別形成了一圈的槽道，向該槽道內(nèi)施打密封結(jié)構(gòu)膠15，使得玻璃蓋板I和隔熱中空框7之間、隔熱底板2與隔熱中空框7之間均形成了雙道密封。
[0036]如圖2所示，集熱器的外部可加裝保護(hù)外框9，為鋁型材或鋁板制成，與隔熱中空框7型材的間隙處，加裝隔熱保溫材料10，也可靈活地與門窗幕墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外框進(jìn)行裝配。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有集熱室的太陽能平板集熱器，包括玻璃蓋板、吸熱板、集熱管束以及隔熱底板，其特征在于:所述的吸熱板、集熱管束及熱反射隔熱膜和繃膜框組成集熱室，集熱管束四周組裝繃膜框作為固定吸熱板的架構(gòu)，在繃膜框正面焊接固定吸熱板，在繃膜框背面通過繃膜框包裹熱反射隔熱膜，形成一個(gè)夾心中間層；在集熱室四周組裝隔熱中空框，隔熱中空框兩側(cè)通過丁基膠和結(jié)構(gòu)密封膠封裝玻璃蓋板和隔熱底板，使集熱室分別與玻璃蓋板及隔熱底板之間形成中間空氣隔熱層；隔熱中空框的集熱管束進(jìn)出口開孔處加裝密封管嘴，適應(yīng)結(jié)構(gòu)形變的裝配間隙處施打丁基膠密封。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述集熱室的繃膜框?yàn)榘夹弯X型材，凹型槽朝外，對應(yīng)集熱管束進(jìn)出口位置開孔，熱反射隔熱膜卷邊進(jìn)繃膜框的凹型槽內(nèi)用螺釘固定，吸熱板通過激光焊接在繃膜框的正面，正面為工作時(shí)朝向太陽。
3.如權(quán)利要求1所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的隔熱中空框正面的玻璃蓋板與集熱室正面的吸熱板之間形成20毫米的空氣隔熱層，正面為工作時(shí)朝向太陽。
4.如權(quán)利要求1所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的隔熱中空框背面的隔熱底板與集熱室背面的熱反射隔熱膜之間形成20毫米的空氣隔熱層，背面為工作時(shí)背向太陽光的一面。
5.如權(quán)利要求1所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的隔熱中空框?yàn)槟透邷亍⒏魺?、耐候及機(jī)械性能滿足要求的擠出型材，中間有一較長的豎腔，豎腔的兩側(cè)為對稱的小空腔，兩個(gè)小空腔及中間的豎腔形成一個(gè)將集熱室邊部含住的凹槽。
6.如權(quán)利要求5所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述隔熱中空框兩側(cè)的小空腔內(nèi)裝填干燥劑。
7.如權(quán)利要求1所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的集熱管束由一組翅管與兩個(gè)集管構(gòu)成，翅管的兩端分別與兩個(gè)集管釬焊連接且內(nèi)部連通，翅管組中心區(qū)域向上拱起成一個(gè)平面并與吸熱板緊密貼合以支撐吸熱板，兩個(gè)集管低于該支撐面，集管的中心線與繃膜框的中心線在同一水平面。
8.如權(quán)利要求7所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的隔熱中空框上加裝的密封管嘴由外螺紋管嘴、方形鎖緊螺帽與保護(hù)螺帽構(gòu)成，集管由外螺紋管嘴內(nèi)通道穿過，在外螺紋管嘴與集管裝配形成的空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，方形鎖緊螺帽為鋁板制成，呈扁平狀，中間開孔并有與外螺紋管嘴配合的內(nèi)螺紋，方形鎖緊螺帽預(yù)先放置于中空框豎腔中且在開孔周圍，方形鎖緊螺帽與外螺紋管嘴形成的裝配空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，丁基膠的密封面寬度3毫米以上。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:所述的隔熱中空框的密封管嘴與隔熱中空框開孔形成的裝配空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，密封管嘴與集管裝配形成的空隙處施打丁基膠進(jìn)行密封，丁基膠的密封面寬度3毫米以上。
10.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的帶有集熱室的太陽能平板集熱器，其特征在于:根據(jù)安裝方式及施工要求，靈活配置裝飾及保護(hù)作用的外框，或者與門窗、幕墻的外框進(jìn)行組裝。
【文檔編號】F24J2/05GK104236121SQ201410519091
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月7日
【發(fā)明者】董欣然, 高峰 申請人:偉視幕墻（上海）有限公司