竖置式平板集热器的板芯装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及竖置式平板集热器的板芯装置，包括金属吸热翅片、金属导热管，金属吸热翅片与金属导热管相连接，金属吸热翅片工作面的纵向截面形状是齿形或是斜翼形，工作面上带有太阳能利用功能性材料层，垂直安装时，金属吸热翅片上齿面或斜翼面的安装倾角的设置应使得正午直射阳光与上齿面法线或斜翼面法线的夹角介于负１度至负３５度，并且，金属吸热翅片与金属导热管的相互连接是指金属吸热翅片的连接平面与金属导热管间的固定连接，因而能使截面的成型加工采用生产成本较低、加工效率较高的金属压力成形类加工方法，由于采用上齿面或斜翼面的设置使得直射阳光与上齿面法线或斜翼面法线的夹角介于负１度至负３５度，只要经表面选择性吸收涂层处理的吸热面达到吸收率≥０．９０；发射率≤０．１０时，即可通过上齿面或上斜翼面与下齿面或下斜翼面间的二次吸收，使板芯的吸收效率达到接近９９％的水平。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能利用领域，尤其是涉及一种竖置式平板集热器的板芯装置技术。专利技术背景太阳能集热器是太阳能利用的核心部件，根据安装倾角分斜面安装系统和墙面安装系统，竖置式太阳能集热器是一种墙面系统，主要适合于集热器在墙面竖置或垂直安装，也适合于其他任意位置的安装，竖置式墙面安装的太阳能集热器板芯包括传热导管和吸热翅片等，其工作面往往被设计成具有反射吸收的形状，特点是能吸收来自多个方向上入射的直射光与反射光，将光能转为热能、电能或两者输出，其有效工作面积是二维集热器板芯的一倍以上，此外，其吸热工作面通常与水平面间呈一定夹角，因而，往往被设计成斜面等，用作集热器时还同时要求竖置安装后太阳能集热器能保持较高的吸热效率与传热效率，其中，吸热效率是靠翅片的吸收结构特性实现的，传热效率则是靠翅片与导热管的连接结构特性实现的，集热效率由吸热效率和传热效率两部分共同组成。已公布的中国专利CN2410591Y涉及一种平板阳台拦板型垂直安装的三维太阳热水器，其特征是集热器横向水平放置，整体垂直安装，集热器内的管板式吸热体传热导管的翅片是倾斜放置的，其传热导管与其翅片是导热管的园柱面与翅片平面的线接触固定连接，因此，其传热导管亦呈水平放置，因而，其插入联集管的传热管的端部是带向上摆头的，这种形式的集热器易做成拦板式结构而与建筑阳台有机结合，以避免倾斜安装对建筑外观的影响。上述技术方案中翅片吸热工作面的设计根据附图是直齿锯齿型的，其中，向上的受光工作直齿面与入射阳光垂直，又根据附图所示，非受光直齿面与其垂直，这样便可接受来自地面反射方向上的反射光，但光强与距离的平方成反比，实际来自地反射的光强很低，由于两者间呈垂直，所以，上齿面上的反射光方向与下齿面近似平行，而下齿面对来自上齿面的反射光吸收能力很小，因此，这种直齿锯齿型翅片的反射吸收效率很低，除此之外，也不适合于其他任意位置的安装。另一个中国专利CN2284934采用了陷落式直板叶片集热装置，其方法是采用垂直于传热导管的平行涂黑吸收叶片与传热导管组成平板三维集热器的板芯，集热器与板芯均垂直放置，其中，吸收叶片与传热导管的传热连接为叶片截面与传热导管管面类似空调散热片的套胀固定连接，采用这种方式时，入射到吸收叶片间的太阳直射光便可能在两叶片间多次反射，被多次吸收，增加了集热板对太阳能的吸收效率。然而，采用了大量的叶片，不但装配加工复杂、工效低，而且这种装置的表面积大幅度上升，由此必然会造成发射率大幅度上升的问题，使得其光吸收效率的增益被热量快速散失的弊端所抵消，根据现有技术黑色涂层的表面吸收率在95％以上，发射率通常在36％-40％以上，而一般太阳选择性吸收涂层的发射率可达16％以下，两者之差在20％以上，且不考虑由于面积增大对发射率的不利影响，经比较吸收率的增益范围与发射率的差异便可知，这种方法很难产生集热效率的提高；此外，叶片体积的大幅度上增加将使得热容大幅上升，对集热效率的提高不利；再者，即使叶片与传热导管的传热连接为叶片截面与传热导管管面类似空调散热片的套胀固定连接，也将由于接触传热的间隙产生传热效率的降低，众所周知，空调传热中导热管的温度远高于叶片，因此，导热管直径由于受热膨胀大于叶片孔的热膨胀使得两者紧密接触而传热，而板芯的叶片体积相对于导热管远远为小，因此受热后孔径变大，而导热管中含有待加温的冷水，在一定的温升范围内不会产生相应的尺寸变化，因此，必然导致传热效率的严重下降。综上所述，现有技术的缺陷有待于克服。
技术实现思路
本技术技术方案之一的目的在于提出竖置式平板集热器的齿型板芯，通过对其翅片的吸收结构特性及翅片与导热管的连接结构特性上的双重改进，使之成为一种热容增加小、发射率降低、加工简易、装配生产工效高、成本较低的，同时具有良好吸收特性与反射吸收特性的集能器板芯，克服现有技术的缺陷，并使得任意安装时，竖置式平板集热器板芯能同时具备较高的吸热效率与传热效率。本技术技术方案之二的目的在于提出竖置式平板集热器的斜翼型板芯，通过对其翅片的吸收结构特性及翅片与导热管的连接结构特性上的双重改进，使之成为一种热容增加小、发射率降低、加工简易、装配生产工效高、成本较低的，同时具有良好吸收特性与反射吸收特性的集能器板芯，克服现有技术的缺陷，并使得任意安装时，竖置式平板集热器板芯能同时具备较高的吸热效率与传热效率。本技术是通过以下技术方案来实现的技术方案一采用竖置式平板集热器的板芯装置，包括金属吸热翅片、金属导热管，金属吸热翅片与金属导热管相互连接，金属吸热翅片工作面的纵向截面形状是齿形，其特征在于，工作面上带有太阳能利用功能性材料层，垂直安装时，金属吸热翅片上齿面安装倾角的设置是使得正午直射阳光与上齿面法线的夹角介于负1度至负35度，并且，下齿面与上齿面的夹角设置应使得大部分上齿面的反射阳光与下齿面相交，金属吸热翅片侧边的连接平面与金属导热管间直接或间接固定连接。所述的金属吸热翅片侧边的连接平面与金属导热管间直接或间接固定连接是采用焊接、导热粘接连接的直接固定连接、或是采用其连接平面经与一连接传热条带的外翻连接撑边相互焊接或粘接连接后、金属导热管置于金属吸热翅片连接平面和连接传热条带之间、并经连接传热条带的拉夹与金属吸热翅片相连的间接固定连接。所述的金属吸热翅片下齿面与上齿面的夹角设置范围是36度-74度。所述的金属吸热翅片上齿面或斜翼面沿该集热器板芯纵向的分布密度介于10～1000个/米之间，带光电转换层时应取10-100个/米之间。所述的齿形金属吸热翅片上齿面与下齿面及其他工作面是采用金属材料经压力加工成形制作的。技术方案二采用竖置式平板集热器的板芯装置，包括金属吸热翅片、金属导热管，金属吸热翅片与金属导热管相互连接，金属吸热翅片工作面的纵向截面形状是斜翼形，其特征在于，金属吸热翅片由多个斜翼和相应的尾翼所组成，斜翼经尾翼与金属吸热翅片侧边的连接平面连成一体，翅片的工作面上带有太阳能利用功能性材料层，垂直安装时，金属吸热翅片斜翼面安装倾角的设置应使得正午直射阳光与斜翼面法线的夹角介于负1度至负35度，并且，金属吸热翅片侧边的连接平面与金属导热管间直接或间接固定连接。所述的斜翼形金属吸热翅片的斜翼、尾翼及其他工作面是采用金属材料经冲裁压力加工成形制作的。所述的金属吸热翅片侧边的连接平面与金属导热管间直接或间接固定连接是采用焊接、导热粘接连接的直接固定连接、或是采用其连接平面经与一连接传热条带的外翻连接撑边相互焊接或粘接连接后、金属导热管置于金属吸热翅片连接平面和连接传热条带之间、并经连接传热条带的拉夹与金属吸热翅片相连的间接固定连接。所述的金属吸热翅片上齿面或斜翼面沿该集热器板芯纵向的分布密度介于10～1000个/米之间，带光电转换层时应取10-100个/米之间。所述的金属吸热翅片的工作面上带有的太阳能利用功能性材料层可以是太阳选择性吸收光热转换层、或光电转换层如太阳能光伏电池贴片层、或是其组合。本技术与现有技术相比较的优点如下方案一由于采用金属吸热翅片工作面的纵向截面形状是齿形，热容增加小，可采用加工简易的压力加工方式成型；且垂直安装时，金属吸热翅片上齿面安装倾角的设置应使得正午直射阳光与上齿面法线的夹角介于负1度至负35度，下齿面与上齿面本文档来自技高网...

【技术保护点】
竖置式平板集热器的板芯装置，包括金属吸热翅片、金属导热管，金属吸热翅片与金属导热管相互连接，金属吸热翅片工作面的纵向截面形状是齿形，其特征在于，工作面上带有太阳能利用功能性材料层，垂直安装时，金属吸热翅片上齿面安装倾角的设置是使得正午直射阳光与上齿面法线的夹角介于负１度至负３５度，并且，下齿面与上齿面的夹角设置应使得大部分上齿面的反射阳光与下齿面相交，金属吸热翅片侧边的连接平面与金属导热管间直接或间接固定连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘戈，
申请(专利权)人：潘戈，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]