[发明专利]铝合金免焊接兼屋面瓦太阳能集热器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器

(二)背景技术

太阳能利用是节能建筑的发展方向。传统太阳能集热器主要有平板型集热器和真空型集热器两大类。存在的主要问题：一是没有生产出高效低价的集热器致使推广速度缓慢；二是因工艺材料可靠性低导致维护困难；三是太阳能集热器的结构功能与建筑的结构功能不能妥善结合。

传统的平板型太阳能集热器为提高热传递速度，使用铜材较多，制作工艺采用铜焊、电阻焊、超声波焊、高频焊、铜铝复合等，要求做到金相结合以减少热阻。这种平板型太阳能集热器优点是吸热效率和热传递效率较高，但需要进一步提高；缺点是因焊接工艺要求而需要加厚材料、焊点易锈而增加维修缩短使用寿命、造价高、容水量大时整体性能下降等，适合于小规模使用，如家用热水器等。

全玻璃真空管型太阳能集热器在室外使用被损坏的概率较大，一根管损坏即导致整个系统停止工作，因此又开发出金属-玻璃结构真空管型太阳能集热器，即热管-玻璃真空管和U形管-玻璃真空管两类集热器，提高了产品运行的可靠性，也进一步提高了产品造价。各类玻璃真空管型太阳能集热器生产成本均较高，使用时采用紧密排列会成倍提高造价且加工困难，多数采用真空管间隔排列并在管下部设反光板的作法，但灰尘和污垢对反光效果影响极大，需经常维护，较之传统平板型太阳能集热器，更不适合大规模使用。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种不需使用焊接工艺制造的铝合金太阳能集热器兼屋面瓦，针对传统太阳能集热器存在的缺点，主要解决的技术问题有：提高集热效率、降低产品造价、免除复杂焊接工艺、减少甚至免除维护需要、延长产品使用寿命、增加与建筑一体化的建材功能、采用有利大规模工业化生产的制造工艺。

本发明的目的是这样实现的：这种铝合金太阳能集热器主要包括从受光面向后依次排列组装的外壳、主集热器件和保温层，外壳主要包括盖板和边框。主集热器件包括集热板、热交换容器和输水管道，其特征在于：

盖板是强化耐热的透光玻璃板；

边框的作用除了对玻璃盖板、主集热器件和保温层等合围固定外，其独特之处是在玻璃盖板平面上四向外延出扁平边条，左右两侧边条再向上凸起，使集热器兼备大块保温屋面瓦功能。

集热板与热交换容器合为一体，是横断面形状为上弧下平呈半圆形的，并排连接多个的，挤压工艺成型的金属排管型材，其半圆管中间有加强肋，排管分组，每组数根，各组排管之间有供螺栓穿孔固定的条形平面，其金属排管型材的向阳面涂敷选择性吸热涂层；

输水管道连接金属排管型材，设在上下两端，是由输水管道盖板和输水管道水槽上下两部分组成的，有金属排管型材接口的，冲压工艺成型的金属输水管道；

金属排管型材和输水管道之间、输水管道上下两部分之间用螺栓连接紧固，用密封胶粘剂密封；由此组成的主集热器件安装在透光玻璃盖板和保温层之间的空间内。

上述边框用铝合金或塑料制成，设有灌注密封胶的边条夹空，在做边框拼角安装时可往边条夹空里局部灌注密封胶，以实现防雨功能。

上述集热板与热交换容器合为一体的金属排管型材为铝合金型材，其横断面形状可为连续半圆形、梯形或三角形空心管，管中可有一至二个加强肋或无加强肋，其型材壁厚可以为0.5mm或0.3～1.8mm之间的一个厚度。

上述选择性吸热涂层可以是铝-氮/铝涂层、铝-氮-碳选择性吸收膜、真空溅射黑色金属镀层或电化学转化膜。

上述金属输水管道为符合冲压工艺要求的铝合金板材或黑色金属板材。

上述使用的密封胶粘剂为平面密封胶或特种胶粘剂。

上述保温层可以是聚氨酯发泡制品、矿棉制品或发泡聚苯板。

太阳能集热器的工作原理：阳光透过透光玻璃盖板照射在表面涂有选择性吸热涂层的集热板上，集热板吸收太阳辐射能量后，通过热交换容器加热容器内的导热工质，经输水管道输出供使用。透光盖板允许阳光通过，与保温层共同阻止热量散失，形成集热器内的温室效应。集热面积和热交换面积的大小、热传递距离长短和速度快慢等因素关系集热器效率高低，是本发明重点关注与利用的规律之一部份。

本发明与现有传统技术相比具有的有益效果：

1、集热效率提高。本发明采用受光面为连续圆弧形的集热板，使受光面积增加，吸光率提高；采用集热板与热交换容器合为一体的薄壁铝合金排管型材，使热交换面积与集热面积同样大，热量通过铝金属大面积传递给流体导热工质的距离仅有0.5mm左右，速度极快。这样就通过增大热吸收和热交换面积，缩小热传递距离，明显提高了集热效率。