[发明专利]一种超薄超导式吸热板芯及平板型太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明属于中低温的太阳能集热技术领域，尤其涉及一种新型超薄超导式吸热板芯及平板型太阳能集热器。

背景技术

平板型太阳能集热器已经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。平板型太阳能集热器主要由透明盖板、吸热板芯、隔热层和外壳框架等几部分组成，其中平板型吸热板芯是太阳能热利用的核心部件。

当平板型太阳能集热器工作时，太阳辐射穿过透明盖板后，投射在吸热板芯上，被吸热板芯吸收并转换成热能，然后将热量传递给吸热板芯内的传热工质，使传热工质的温度升高，作为集热器的有效能量输出。

吸热板芯是平板型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。为增加吸热板的热性能，往往在吸热板芯表面喷刷吸热涂层。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。吸热板芯的材料种类很多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等。吸热板芯主要结构形式及其各自的优缺点阐述如下：

（1）管板式吸热板芯是将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带，然后再与上下集管焊接成吸热板。这是目前国内外使用比较普遍的吸热板结构类型。由于这种板芯的排管是圆形，它与吸热板的接触是一条线，因此接触面小、接触热阻大，传热效率低。

（2）翼管式吸热板芯是利用模子挤压拉伸工艺制成金属管两侧连有翼片的吸热条带，然后再与上下集管焊接成吸热板。吸热板材料一般采用铝合金。翼管式吸热板芯的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻，耐压能力强。缺点是工艺复杂，材料用量大，工艺要求管壁和翼片都有较大的厚度以增加肋片导热系数，动态特性差，吸热板芯有较大的热容量、自身温升大。

（3）扁盒式吸热板芯是将两块金属板分别模压成型，然后再焊接成一体构成吸热板，吸热板材料可采用不锈钢、铝合金、镀锌钢等。通常，流体通道之间采用点焊工艺，吸热板四周采用滚焊工艺。扁盒式吸热板的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻；不需要焊接集管，流体通道和集管采用一次模压成型。缺点：焊接工艺难度大，容易出现焊接穿透或者焊接不牢的问题；耐压能力差，焊点不能承受较高的压力；动态特性差，流体通道的横截面大，吸热板有较大的热容量、自身温升大。

（4）蛇管式吸热板芯是将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸热板芯。吸热板材料一般采用铜，焊接工艺可采用高频焊接或超声焊接。蛇管式吸热板的优点：不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性；耐腐蚀，耐压能力强。缺点：接触热阻大，肋片导热效率低；板芯沿工质流动方向温度分布不均匀；串联流道流动阻力大、流动压损大；曲线焊缝工艺难度大。

平板型太阳能集热板芯通常采用水或丙酮等作为传热工质，其易结冻和在低温下运行效率差等问题长期存在于太阳能热水器行业中，该技术缺陷一直阻碍着平板型太阳能集热器在温带地区的冬季及部分严寒地区的使用，因此研发一种结构简单紧凑、传热效率高、压损小、低温运行性能优越的吸热板芯及平板型太阳能集热器势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、传热效率高、压损小、低温运行性能优越的超薄超导式吸热板芯。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种超薄超导式吸热板芯，其创新点在于：所述吸热板芯为由两片平行设置的金属薄板通过全密封焊接构成，具有一个换热介质紊流通道，以及具有至少一个与换热介质流道连通的工质进口和至少一个与换热介质流道连通的工质出口；所述两片平行设置的金属薄板包括上端的平滑金属薄板和下端的波纹金属薄板；所述平滑金属薄板表面镀有复合太阳能吸热涂层，所述波纹金属薄板内侧表面冲压成型有导流凸起或凸筋。

在一些实施方式中，所述波纹金属薄板为鼓泡式波纹，所述波纹金属薄板内侧面冲压成型有若干排均匀分布的球形导向凸起，相邻两排的球形导向凸起错开设置。

进一步的，所述波纹金属薄板的导向凸起为球体、圆柱、圆锥、多面体、长方体。

进一步的，所述波纹金属薄板导向凸起的排列形状为平行四边形、长方形、圆形、椭圆形、三角形、梯形、菱形。

在一些实施方式中，所述波纹金属薄板为直条形波纹，波纹金属薄板的内侧面冲压成型有若干相互平行设置的直条形导流凸筋，导流凸筋自进液侧向出液侧设置，且所述相邻两排导流凸筋的流道口错开设置。