[发明专利]管板式平板太阳能集热器及管板式吸热板

说明书

技术领域

    本发明涉及太阳能热水器，尤其涉及一种管板式太阳能集热器。

背景技术

平板太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置，它是一种特殊的热交换器，集热器中的工质与远距离的太阳进行热交换。平板太阳能集热器是由吸热板芯、壳体、透明盖板、保温材料及有关零部件组成。在加接循环管道，保温水箱后，即成为能吸收太阳辐射热，使水温升高。

平板太阳能集热器是太阳能低温热利用的基本部件，也一直是世界太阳能市场的主导产品。平板型集热器已广泛应用于生活用水加热、游泳池加热、工业用水加热、建筑物采暖与空调等诸多领域。用平板太阳能集热器部件组成的热水器即平板太阳能热水器。平板太阳能集热器主要由平板太阳能集热器吸热板、平板太阳能集热器透明盖板、平板太阳能集热器隔热层和平板太阳能集热器外壳等几部分组成。吸热板是平板太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件，其基本上是平板形状。 

平板太阳能集热器吸热板结构形式在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管和集管。排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的部件；集管是指吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部件。按吸热板的结构不同可分类为：管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圆管式和热管式。

管板式吸热板2是将排管4与板面3以一定的结合方式连接构成吸热条带（如图1所示），然后再与上下集管（6，7）焊接成平板太阳能集热器吸热板（如图2所示），集热器与水箱11连接形成平板太阳能热水器（如图3所示）。这是目前国内外使用比较普遍的吸热板结构类型。

如图4可以看出，太阳光透过玻璃盖板1，太阳能在在管板式吸热板2的板面3表面聚集，通过导热的方式热量传递到排管4，并由排管4中的介质5将热量带走，上集管6是受热上升的介质5汇聚的通道，下集管7是介质5分流的通道，吸热板2与上下集管连接，放置在整体保温箱体8中，玻璃盖板1覆盖在保温箱8上，上集管6的出口9用不锈钢波纹管10与水箱11上的介质入口12相连，下集管的入口13用不锈钢波纹管10与水箱11上的介质出口14相连。

如图5所示，管板式集热器在吸热板板面上主要通过导热的方式将太阳辐射热量传递给介质，目前通用的板面厚度，以铝为例厚度为0.7毫米，而且现有技术手段只能加工至0.7毫米厚，且沿热量传递方向板面厚度均匀。在整个集热器板面上的太阳辐射是均匀一致的，太阳光入射法向面积相同的情况下板面接受太阳辐射量Q相同，但是这些能量在板面上由吸热板的边缘向中间的排管传递的过程中能量是一个积聚过程，图4为平板面与逐渐增厚板面的吸热及热传导示意图，两者接受太阳辐射量相同（虽然板面与太阳辐射的角度不同，但是随着太阳在每天的日出日落，两者的工况近似相同，接收辐射量相同），根据傅立叶导热定律，等厚度板面研x方向上的热阻是不变的，而逐渐增厚的板面的热阻是沿板面边缘至排管处逐渐减小的，这种结构形式更适合热量积聚的热传递过程，整个板面的热量吸收及传递过程得到了优化。 

发明内容

    本发明针对现有技术中的不足提出了一种能够优化管板式吸热板热传导性能，提高吸热板热传导效率，提高整个管板式集热器性能的新设计方案。

本方案是通过如下技术措施实现的：一种管板式吸热板，它包括吸热板板面和设置于吸热板板面中部的排管，其特征是所述排管和吸热板板面一体成型且自吸热板板面边缘向吸热板板面中部逐渐增厚。

本方案的具体特点还有，所述吸热板尺寸为：吸热板板面边缘厚度0.2-1.0mm，吸热板板面与排管接触部位的板面厚度为0.5-2.5mm，吸热板板面边缘至吸热板板面与排管接触部位的吸热板板面厚度渐变；排管内径6-12mm，排管外径8-14mm。

所述吸热板材质为铝，板面边缘厚度0.4mm，吸热板板面与排管接触部位厚度为1mm，吸热板板面边缘至吸热板板面与排管接触部位的吸热板板面厚度渐变，吸热板宽度为120mm。

排管位于吸热板板面中心位置或者中心偏下布置或者中心偏上布置，所述吸热板材质为金属。

在200-400℃的操作室内将待加工金属加热后放入预制好的模具中挤压成型。

一种管板式平板太阳能集热器，其特征是它是由管板式吸热板组成，所述管板式吸热板，它包括吸热板板面和设置于吸热板板面中部的排管，其特征是所述排管和吸热板板面一体成型且自吸热板板面边缘向吸热板板面中部逐渐增厚。