[發明專利]鋁合金免焊接兼屋面瓦太陽能集熱器

無效

• 申請號: 200810147470.5
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN101353923A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 范東杰
• 申請（專利權）人: 范東杰
• 主分類號: E04D13/18
• 分類號: E04D13/18;F24J2/00;F24J2/04;F24J2/46;F24J2/48;F24J2/51
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(一)技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱器

(二)背景技術

太陽能利用是節能建筑的發展方向。傳統太陽能集熱器主要有平板型集熱器和真空型集熱器兩大類。存在的主要問題：一是沒有生產出高效低價的集熱器致使推廣速度緩慢；二是因工藝材料可靠性低導致維護困難；三是太陽能集熱器的結構功能與建筑的結構功能不能妥善結合。

傳統的平板型太陽能集熱器為提高熱傳遞速度，使用銅材較多，制作工藝采用銅焊、電阻焊、超聲波焊、高頻焊、銅鋁復合等，要求做到金相結合以減少熱阻。這種平板型太陽能集熱器優點是吸熱效率和熱傳遞效率較高，但需要進一步提高；缺點是因焊接工藝要求而需要加厚材料、焊點易銹而增加維修縮短使用壽命、造價高、容水量大時整體性能下降等，適合于小規模使用，如家用熱水器等。

全玻璃真空管型太陽能集熱器在室外使用被損壞的概率較大，一根管損壞即導致整個系統停止工作，因此又開發出金屬-玻璃結構真空管型太陽能集熱器，即熱管-玻璃真空管和U形管-玻璃真空管兩類集熱器，提高了產品運行的可靠性，也進一步提高了產品造價。各類玻璃真空管型太陽能集熱器生產成本均較高，使用時采用緊密排列會成倍提高造價且加工困難，多數采用真空管間隔排列并在管下部設反光板的作法，但灰塵和污垢對反光效果影響極大，需經常維護，較之傳統平板型太陽能集熱器，更不適合大規模使用。

(三)發明內容

本發明的目的是提供一種不需使用焊接工藝制造的鋁合金太陽能集熱器兼屋面瓦，針對傳統太陽能集熱器存在的缺點，主要解決的技術問題有：提高集熱效率、降低產品造價、免除復雜焊接工藝、減少甚至免除維護需要、延長產品使用壽命、增加與建筑一體化的建材功能、采用有利大規模工業化生產的制造工藝。

本發明的目的是這樣實現的：這種鋁合金太陽能集熱器主要包括從受光面向后依次排列組裝的外殼、主集熱器件和保溫層，外殼主要包括蓋板和邊框。主集熱器件包括集熱板、熱交換容器和輸水管道，其特征在于：

蓋板是強化耐熱的透光玻璃板；

邊框的作用除了對玻璃蓋板、主集熱器件和保溫層等合圍固定外，其獨特之處是在玻璃蓋板平面上四向外延出扁平邊條，左右兩側邊條再向上凸起，使集熱器兼備大塊保溫屋面瓦功能。

集熱板與熱交換容器合為一體，是橫斷面形狀為上弧下平呈半圓形的，并排連接多個的，擠壓工藝成型的金屬排管型材，其半圓管中間有加強肋，排管分組，每組數根，各組排管之間有供螺栓穿孔固定的條形平面，其金屬排管型材的向陽面涂敷選擇性吸熱涂層；

輸水管道連接金屬排管型材，設在上下兩端，是由輸水管道蓋板和輸水管道水槽上下兩部分組成的，有金屬排管型材接口的，沖壓工藝成型的金屬輸水管道；

金屬排管型材和輸水管道之間、輸水管道上下兩部分之間用螺栓連接緊固，用密封膠粘劑密封；由此組成的主集熱器件安裝在透光玻璃蓋板和保溫層之間的空間內。

上述邊框用鋁合金或塑料制成，設有灌注密封膠的邊條夾空，在做邊框拼角安裝時可往邊條夾空里局部灌注密封膠，以實現防雨功能。

上述集熱板與熱交換容器合為一體的金屬排管型材為鋁合金型材，其橫斷面形狀可為連續半圓形、梯形或三角形空心管，管中可有一至二個加強肋或無加強肋，其型材壁厚可以為0.5mm或0.3～1.8mm之間的一個厚度。

上述選擇性吸熱涂層可以是鋁-氮/鋁涂層、鋁-氮-碳選擇性吸收膜、真空濺射黑色金屬鍍層或電化學轉化膜。

上述金屬輸水管道為符合沖壓工藝要求的鋁合金板材或黑色金屬板材。

上述使用的密封膠粘劑為平面密封膠或特種膠粘劑。

上述保溫層可以是聚氨酯發泡制品、礦棉制品或發泡聚苯板。

太陽能集熱器的工作原理：陽光透過透光玻璃蓋板照射在表面涂有選擇性吸熱涂層的集熱板上，集熱板吸收太陽輻射能量后，通過熱交換容器加熱容器內的導熱工質，經輸水管道輸出供使用。透光蓋板允許陽光通過，與保溫層共同阻止熱量散失，形成集熱器內的溫室效應。集熱面積和熱交換面積的大小、熱傳遞距離長短和速度快慢等因素關系集熱器效率高低，是本發明重點關注與利用的規律之一部份。

本發明與現有傳統技術相比具有的有益效果：

1、集熱效率提高。本發明采用受光面為連續圓弧形的集熱板，使受光面積增加，吸光率提高；采用集熱板與熱交換容器合為一體的薄壁鋁合金排管型材，使熱交換面積與集熱面積同樣大，熱量通過鋁金屬大面積傳遞給流體導熱工質的距離僅有0.5mm左右，速度極快。這樣就通過增大熱吸收和熱交換面積，縮小熱傳遞距離，明顯提高了集熱效率。