高能效太阳能平板式集热器及加工方法及太阳能冷暖空调

摘要

本发明公开了一种高能效太阳能平板式集热器及太阳能冷暖空调，该集热器的吸热板为垂直于玻璃面板及背板的一组翅片，铜管的两端分别为进口和出口，出口和进口间部分铜管穿插在翅片上，玻璃面板为表面平整，其内部有菱角的玻璃；本发明还公开了上述高能效太阳能平板式集热器的加工方法，其包括步骤：1)对翅片冲孔；2)将铜管从孔中穿过；3)对铜管进行扩粗；4)铜管焊接进口和出口；5)对翅片氟碳喷涂；6)用边框固定，并在周边用发泡层相隔；7)边框底面铺平，再放置保温层；8)把玻璃面板固定在铝合金边框上保持密封。采用本发明的集热器的太阳能冷暖空调，更符合环保、节能要求，比普通空调节电可达40％-70％；低负荷超高、低温运转，长寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器，特别是一种平板式太阳能集热器。本发明 还涉及采用上述平板式太阳能集热器的太阳能冷暖空调。另外，本发明还涉及 了上述平板式太阳能集热器的加工方法。

背景技术

在利用太阳能的过程中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能 比较分散，必须设法把它集中起来，这就需要采用太阳能集热器，用来吸收太 阳辐射使之转换为热能并传递给热介质。

太阳能集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。最常见太阳能集热器有 平板型和真空管型。真空管型的例如专利号：ZL2005201402412的太阳能冷暖空 调器专利采用的用玻璃真空管集热式。平板集热式则例如专利申请号为 201110193234.9公开的平板式集热器。

玻璃真空管式集热器优点是集热效果快，使用的换热介质是在玻璃真空管 内直接循环进行热交换，也就说，衡温换热器内的介质和真空管内的介质是混 合的。真空管集热方式在冬天如果温度过低，真空管容易冻裂；而夏天上水也 容易爆破，当真空管破裂后，水箱的介质就会全部泄露掉。

而目前市场常在用的平板式太阳能集热器，大都是用一小条的或整块的铜 板或铝板，在板的一面喷涂上黑漆，在另一面焊上铜管，铜管和板面的接触面 只有一根很细的线面，然后用铝合金做边框和普通玻璃进行封闭，该产品可以 做分体热水器。

但是，由于该产品的吸热面是用平的，由于不能用太厚的铜板或铝板，这 样在太阳能光下长时间暴晒，板面会变形，板面变形会导致和焊接的铜管脱落， 本身的焊接面就很小，导热面积太小，吸热面的热量不能充分传导给铜管，热 转换率太差。和真空管式集热器相比，热转换率相差太远，表面普通玻璃，环 境温度过低或过热，也容易破裂。当出现以上情况后导致太阳能空调制冷、制 热效率下降，能效比较低，不能使设备充分发挥出自身效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热效率更高的高能效太阳能平板式 集热器；本发明还提供了上述太阳能平板式集热器的加工方法以及采用上述太 阳能平板式集热器的太阳能冷暖空调。

为了解决上述的技术问题，本发明的高能效太阳能平板式集热器在常规的 平板式集热器的基础上对吸热板及玻璃面板进行改进，具体技术方案为：

一种高能效太阳能平板式集热器，包括玻璃面板、边框和背板，所述玻璃 面板、背板和边框构成封闭空间，在所述背板上设置有保温层，保温层上设置 有吸热板，所述吸热板和保温层之间设置有铜管，所述吸热板为垂直于玻璃面 板及背板的一组翅片，所述铜管的两端分别为进口和出口，出口和进口之间部 分的铜管以反复循环方式穿插在翅片上，所述玻璃面板为表面平整，其内部有 菱角的玻璃。

所述翅片为铜翅片或铝翅片。

所述翅片的宽度为3-5cm。

所述翅片的表面喷涂有氟碳。

本发明还涉及到一种采用上述的高能效太阳能平板式集热器的太阳能冷暖 空调。采用本发明的高能效太阳能平板式集热器的太阳能冷暖空调，更符合环 保、节能要求，可与建筑一体化设计，以大量试验证明比普通空调节电可达 40％---70％。低负荷超高、低温运转，长寿命，使用普通压力泵或压缩机可做到 T3工况。

本发明的高能效太阳能平板式集热器的加工方法包括以下步骤：

1)采用一组3-5cm宽的铜或铝翅片在相同的中间部位冲孔，并拉伸保持 一定的平面度；

2)将铜管从上述所冲的孔中穿过，翅片与翅片之间保持一定距离；

3)采用生产冷凝器的工艺对铜管进行扩粗，保证翅片牢牢的固定在铜管上， 并保证所有翅片全部保持90度角直立于铜管上；

4)对翅片内的铜管两端分别焊接进口和出口；

5)对上述翅片进行氟碳喷涂；

6)然后用铝合金做边框，用直角连接器对四角连接固定，在铝合金周边用 发泡层相隔；

7)在铝合金边框底面用钢板铺平，在钢板上面再放置保温层；

8)最后用硅胶密封条把钢化玻璃面板固定在铝合金边框上保持密封。

本发明与现有的技术相比，翅片表面使用环保型氟碳涂料喷涂，具有耐高 温、耐腐蚀的性能，其寿命可达20年。

多块翅片(具体数量视集热器的尺寸、玻璃面板内菱角折射角度和翅片间 间距来决定)组合，和普通平板式集热器相比，边框尺寸相同，可吸热面积大 了，翅片上冲孔，铜管穿在翅片孔内，这样换热面积也大大增加了。经实验， 热效率同比普通平板集热器提高了50％。

与真空管集热相比该发明更适合用于分体式太阳能空调器，因现在城市的 发展，高层建筑比较多，真空管式整体太阳能空调不太适合高层建筑，且真空 管容易破裂，而该发明适合与建筑一体化用与家庭、企事业单位的取暖或降温 之需求，相比真空管，使用配制的介质在铜管内着换热介质，该发明可在-15℃ 温度下使用，炎热的夏天，突然上水，也不会象真空管一样爆裂。本发明不仅 热效率提高了，且适用与多种环境下制冷或制热和任何建筑条件下安装使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图为本发明的高能效太阳能平板式集热器与其他部件构成的太阳能冷暖 空调结构示意图。

具体实施方式

普通型的太阳能平板式集热器包括玻璃面板、边框和背板，所述玻璃面板、 背板和边框构成封闭空间，在所述背板上设置有保温层，保温层上设置有吸热 板，所述吸热板和保温层之间设置有铜管21。

如附图所示，本发明的改进在于：所述吸热板为垂直于玻璃面板及背板的 一组翅片22，所述铜管21的两端分别为进口和出口，出口和进口之间部分的铜 管21以反复循环方式穿插在翅片22上，所述玻璃面板为表面平整，其内部有 菱角的玻璃。所谓“反复循环方式”即附图中看到的铜管21像蛇一样反复地从 一个方向向另一个方向来回地穿插在翅片22上。

翅片22采用3-5cm宽的铜或铝翅片22，其表面可以采用特定颜色(例如 黑色)的氟碳喷涂，达到吸热快、耐高温、耐腐蚀、增强硬度的性能。

铜翅片22或铝翅片22 360°包裹在铜管21上，增大了换热面积，无数块 长条状铜或铝翅片22直立着，阳光通过特制的钢化玻璃，而钢化玻璃表面平整， 其通过里面的多个菱角折射，这样可以从不同角度照射在翅片22上，这样可以 大大增加了吸热面积。

上述高能效太阳能平板式集热器2的加工方法包括以下步骤：

1)采用一组3-5cm宽的铜或铝翅片22在相同的中间部位冲孔，并拉伸保 持一定的平面度；

2)将铜管21从上述所冲的孔中穿过，翅片360°包裹在铜管21上，翅片 22与翅片22之间保持一定距离；

3)采用生产冷凝器的工艺对铜管21进行扩粗，保证翅片22牢牢的固定在 铜管21上，并保证所有翅片22全部保持90度角直立于铜管21上；

4)对翅片22内的铜管21两端分别焊接进口和出口；

5)对上述翅片22进行氟碳喷涂；

6)然后用铝合金做边框，用直角连接器对四角连接固定，在铝合金周边用 发泡层相隔；

7)在铝合金边框底面用钢板铺平，在钢板上面再放置保温层；

8)最后用硅胶密封条把钢化玻璃面板固定在铝合金边框上保持密封。

这样一块高能效太阳能平板式集热器2里面再组装上恒温热交换器5，恒温 热交换器5内的第二换热器18和压力泵1(或压缩机)相同通接后，该高能效 平板式集热器2配合压力泵1(或压缩机)把冷媒变成高恒温、高恒压气体，通 过再换热和截流后变成低温低压液体进入室内换热器18和室内气体进行换热达 到制冷目的，反之达到制热目的，至此实现太阳能冷暖空调的效果。

太阳能冷暖空调的具体结构如附图所示，它包括室外机组和室内机组。连 接阀8、换向阀6、气液分离器7、压力泵1(或压缩机)、恒温换热器5内的换 热器、太阳能平板集热器2、第二换热器18、干燥过滤器17、主截流管16、辅 截流管15、单向阀14、干燥过滤器13和连接阀12使用壁厚1mm以上的铜管相 互联接成密闭相通；第一风机19、第二风机20、温控加热器3、进水和溢水三 通4相组件成室外机组。连接阀9、第一换热器10、连接阀11使用壁厚1mm以 上的铜管21相互联接成密闭相通，组件成室内机组。连接阀8和连接阀9使用 铜管21相联接，连接阀11和连接阀12使用铜管21相联接后，打开第一连接 阀8、第二连接阀9、第三连接阀11、第四连接阀12的阀门进行抽真空后注入 冷媒形成密闭相通的一整套太阳能平板集热式冷暖空调器。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方 式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。