一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器，包括外壳(1)、板芯流道管(2)、保温层(3)、PCM相变蓄热板阵列(4)、相变板阵列框架(5)、吸热板(6)和透明盖板(7)，所述PCM相变蓄热板阵列(4)嵌入相变板阵列框架内并固定成一块整板，位于保温层(3)和吸热板(6)之间，并使用导热胶与板芯流道管(2)粘接，所述吸热板(6)与板芯流道管(2)焊接实现导热传热。本实用新型专利技术装置安全可靠，易于制造加工；使用多块的PCM相变蓄热板拼接成阵列放入太阳能集热器，相变材料的体积变化小，使得相变板不容易发生泄漏；且相变材料的相变温度高、能够有效起到抗冻保护的作用，可在寒冷地区推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器
本技术涉及太阳能热水器
，尤其涉及一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器。
技术介绍
太阳能热水器可以利用太阳光将光能转化为水的热能，为生产和生活提供热水。太阳能热水器清洁安全，加工制造成本低廉，便于与建筑一体化结合，目前已被广泛使用。然而对于在寒冷地区使用的太阳能热水器尤其是平板集热器，冬季一天运行过后，到了夜晚往往会出现冻结现象，对集热器造成严重破坏。关于太阳能集热器的防冻问题，目前较常用的措施包括防冻液二次循环、夜间防冻排空和夜间再循环加热等，相关研究和专利较多。但大部分研究和专利都限制于使用较为复杂的辅助保障系统实现抗冻，针对如何提高集热器自身的抗冻能力的研究较少。相关的专利有：技术专利：“防冻平板太阳能集热器”(专利申请号为201210090849.3)、技术专利：“抗冻太阳能平板集热器及其设计方法”(专利申请号为201410496263.6)。第二种专利于与技术比较接近，这项专利也是在吸热板和保温层之间加装相变蓄热材料并使相变材料与蓄热板紧密结合，利用潜热释放达到抗冻效果。然而从集热器抗冻的具体实现方式上来看，此专利存在以下几点缺陷：1，相变板是一块整板同时内部含有挡板，使得相变板加工制造困难，而且相变材料在发生相变使通常伴随比体积的变化，使用整板加挡板容易使相变材料发生泄漏；2，未对相变材料的类型予以确定，由于工程上使用的大部分相变蓄热材料都带有较严重的过冷现象，而且防冻的相变板的相变温度仅仅只能略高于水的冰点，使得相变材料有可能在集热器已经出现冻结后才释放潜热，无法起到抗冻保护作用；3，相变蓄热材料与吸热板紧密结合而没有采取增加导热的措施，使得相变材料释放潜热时与吸热板温差可能较大，增大集热器发生冻结的风险。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器。所述集热器能够有效克服现有的相变材料在相变过程中体积变化大、相变温度低、相变蓄热材料与吸热板之间无导热措施的技术缺陷，从而使得本技术的集热器安全可靠，易于制造加工，具有非常好的抗冻性能，可广泛用于寒冷地区。为了达到上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器，包括外壳、板芯流道管、保温层、吸热板和透明盖板，所述保温层装设在外壳的腔体内，其特征在于：还包括PCM相变蓄热板阵列和相变板阵列框架，所述PCM相变蓄热板阵列嵌入所述相变板阵列框架内并固定成一块整板，位于保温层和吸热板之间，并使用导热胶与板芯流道管粘接，所述吸热板与板芯流道管焊接实现导热传热，所述透明盖板装设在外壳开口处并将板芯流道管、保温层、PCM相变蓄热板阵列、相变板阵列框架、吸热板封闭在外壳的腔体内。作为本技术改进的技术方案，所述PCM相变蓄热板阵列由多块独立封装的PCM相变蓄热板构成。作为本技术改进的技术方案，所述PCM相变蓄热板采用铝盒结构封装相变蓄热复合材料制成，铝盒为长方体箱体结构，铝盒壁厚为0.3～1mm，所述相变蓄热复合材料的相变温度为20℃～30℃。作为本技术改进的技术方案，所述相变蓄热复合材料主要由纳米二维材料2～5％wt、纳米银0.5～1.5％wt、纳米羟基铁氧体0.1～1％wt、表面活性剂0～1％wt、硅烷偶联剂0～1％wt、无机盐1～4％wt、瓜尔胶2～3.5％wt、聚乙烯醇6～15％wt、水余量构成。进一步地，所述相变蓄热复合材料主要由纳米二维材料3.2～4.2％wt、纳米银0.6～1％wt、纳米羟基铁氧体0.3～0.8％wt、表面活性剂0～0.6％wt、硅烷偶联剂0.2～0.8％wt、无机盐2～3.5％wt、瓜尔胶2.5～3％wt、聚乙烯醇8～12％wt、水余量构成。优选地，所述相变蓄热复合材料主要由纳米二维材料3.8％wt、纳米银0.8％wt、纳米羟基铁氧体0.5％wt、表面活性剂0.2％wt、硅烷偶联剂0.5％wt、无机盐2.8％wt、瓜尔胶2.8％wt、聚乙烯醇10％wt、水余量构成。作为本技术进一步改进的技术方案，所述纳米二维材料包括厚度为1～10nm的硫化钼二维材料、硒化钨二维材料、黑磷二维材料、硒化铋二维材料中的至少一种。作为本技术进一步改进的技术方案，所述纳米银的粒径为2～20nm，所述纳米羟基铁氧体的粒径为2～20nm。作为本技术进一步改进的技术方案，所述表面活性剂包括乙烯基双硬脂酰胺、油酸酰、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、苯甲酸钠、水杨酸、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、乌拉坦、尿素、酰胺、乙酰胺中的至少一种，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷中的至少一种，所述无机盐包括氯化钾、氯化钠、氯化镁、硫酸钾、硫酸钠、硝酸钾、硝酸钠中的至少一种。作为本技术进一步改进的技术方案，所述相变材料相变过程中的体积变化为1～3％，其处于高于相变温度点的环境下呈糊状，其在低于相变温度点的环境下呈凝胶状。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：1、本技术使用相变蓄热材料和集热器组成一个整体，使得太阳能集热器拥有较高的耐低温性能，且质量较轻便于搬运。2、本技术使用多块PCM相变蓄热板拼接成阵列放入太阳能集热器，相变材料的体积变化小，使得相变板不容易发生泄漏，整个结构易于加工，拥有更高的安全性和可靠性。3、本技术的PCM相变蓄热板中封装的相变材料，其在高于相变温度点的环境下呈糊状，其在低于相变温度点的环境下呈凝胶状，相变体积小，相变温度高，不会出现过冷现象，有效起到抗冻保护作用。附图说明图1是本技术提供的相变蓄热抗冻型太阳能集热器的分解图。图2是本技术提供的相变蓄热抗冻型太阳能集热器的俯视图。图3是图2中沿A-A线的剖面图。图4是图2中沿B-B线的剖面图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术的实施方法，使本技术的技术方案有点更清楚，下面结合具体实施方法和附图，对本技术的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所或得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的相变蓄热抗冻型太阳能集热器包括外壳1、板芯流道管2、保温层3、PCM相变蓄热板阵列4相变板阵列框架5、吸热板6和透明盖板7，如图1所示。外壳1优选设置为矩形箱体结构。其中，保温层3可以设置为由聚氨酯、玻璃棉或者酚醛树脂制成的保温层，该保温层也可以由其他保温材料制成。如图1、图3和图4所示，PCM相变蓄热板阵列4位于保温层3和板芯流道管2之间，并嵌入相变板阵列框架5内。该框架由金属制作而成可以焊接或者铆接在外壳1上。组成相变蓄热板阵列的每块PCM相变蓄热板独立封装，这样使得相变板不容易发生泄漏，整个结构易于加工，拥有更高的安全性和可靠性。使用导热胶将PCM相变蓄热板阵列4和板芯流道管2粘接，增强流道和蓄热板之间的传热。板芯流道管2布置在PCM相变蓄热板阵列4和吸热板6之间，板芯流道管2可以由铜、铝或者不锈钢等材料制成。其中板芯流道管2可以设置为排列管，蛇形管或者盘管等形式，只要板芯流道管2能够与吸热板6相配合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器，包括外壳(1)、板芯流道管(2)、保温层(3)、吸热板(6)和透明盖板(7)，所述保温层(3)装设在外壳(1)的腔体内，其特征在于：还包括PCM相变蓄热板阵列(4)和相变板阵列框架(5)，所述PCM相变蓄热板阵列(4)嵌入所述相变板阵列框架(5)内并固定成一块整板，位于保温层(3)和吸热板(6)之间，并使用导热胶与板芯流道管(2)粘接，所述吸热板(6)与板芯流道管(2)焊接实现导热传热，所述透明盖板(7)装设在外壳(1)开口处并将板芯流道管(2)、保温层(3)、PCM相变蓄热板阵列(4)、相变板阵列框架(5)、吸热板(6)封闭在外壳(1)的腔体内。

【技术特征摘要】
1.一种相变蓄热抗冻型太阳能集热器，包括外壳(1)、板芯流道管(2)、保温层(3)、吸热板(6)和透明盖板(7)，所述保温层(3)装设在外壳(1)的腔体内，其特征在于：还包括PCM相变蓄热板阵列(4)和相变板阵列框架(5)，所述PCM相变蓄热板阵列(4)嵌入所述相变板阵列框架(5)内并固定成一块整板，位于保温层(3)和吸热板(6)之间，并使用导热胶与板芯流道管(2)粘接，所述吸热板(6)与板芯流道管(2)焊接实现导热传热，所述透明盖板(7)装设在外壳(1)开口处并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：季杰，周帆，
申请(专利权)人：广东五星太阳能股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44