一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器及其制造方法

摘要

本发明公开了一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器及其制造方法，涉及太阳能技术领域，面板两侧各设有一汇集凹槽，两根汇集凹槽与全部集热凹槽相连通，底板与面板的集热凹槽组成集热流道，底板与面板的汇集凹槽组成汇集流道，底板与面板的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板上的每相邻的两个集热凹槽之间与底板焊接形成流道焊接面，面板边缘与底板边缘焊接形成封闭焊接区，每根汇集流道上装有至少一个水嘴，面板的集热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层。本发明采用金属一体成型的全流道结构，板芯内部充满集热循环介质流体，该集热板芯的向阳面复合黑陶瓷阳光吸收层，太阳能光热以最短的传输距离传导给介质流体，从而提高集热器的集热效率。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种黑陶瓷金属全流道太 阳能集热器及其制造方法。

背景技术

本质上来说，地球上绝大多数的能源都是直接或间接的来自于太 阳能，太阳能是一种取之不竭、用之不尽的清洁可再生能源，太阳能 的利用伴随着人类的发展史。特别是近几十年来，随着对环境污染、 能源短缺以及对碳排放控制的要求，太阳能得到了迅猛的发展。太阳 能的发展是能源的需求、环境的需求、社会的需求、时代的需求，更 是发展的需求。

目前太阳能热水系统集热器种类主要有平板型和全玻璃真空管 型两大类，集热板芯材料为管状高硼硅玻璃，和管板结构的铜管铝板 焊接的复合平板；玻璃真空管太阳能集热器在内管外侧涂敷阳光吸收 材料，在管内直接加热介质，并在内外管之间抽真空度保持绝热，故 其效率较高；铜铝复合平板太阳集热器一般采用6——10支

同时二者所采用的阳光吸收层均为常温磁控溅射、涂覆、电镀等 工艺制备的黑色阳光吸收涂料，所依据的国家标准为油漆标准，上述 类型膜层在阳光作用下会有一定程度的老化，乃至部分膜层脱落，造 成阳光吸收率衰减，是导致太阳能集热器效率和寿命问题的主要原因 之一。

发明内容

本发明提出了一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器及其制造方 法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器，包括面板和底板，所述面 板上设置有平行排布且等长的若干集热凹槽，所述面板两侧各设有一 汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热凹槽相连通，所述底板与面 板的集热凹槽组成集热流道，底板与面板的汇集凹槽组成汇集流道， 所述底板与面板的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板上的每相邻的两 个集热凹槽之间与底板焊接形成流道焊接面，面板边缘与底板边缘焊 接形成封闭焊接区，每根汇集流道上装有至少一个水嘴，所述面板的 集热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层。

进一步地，所述底板为平板。

进一步地，所述底板上也设置有平行排布且等长的若干集热凹 槽，所述底板两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热 凹槽相连通，所述底板的集热凹槽与面板的集热凹槽组成集热流道， 底板的汇集凹槽与面板的汇集凹槽组成汇集流道。

进一步地，组成汇集流道的汇集凹槽宽度≥20mm。

进一步地，相邻两个集热流道的间距为15mm—60mm，其中流道 焊接面的宽度为5mm—10mm，集热流道宽度为10mm—50mm。

进一步地，所述黑陶瓷太阳能吸收层的制作方法包括以下步骤：

(1)、制备钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料；

(2)、清洗集热板的表面；

(3)、采用湿法喷淋或干法静电喷涂，在集热板上涂敷钒钛黑陶 瓷太阳能光热转换材料；

(4)、经干燥窑炉干燥涂覆好钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料的 集热板，使含水率低于0.5％；

(5)、经高温烧成窑炉烧结集热板，根据集热板的基材制定烧结 温度，从而完成黑陶瓷阳光吸收层的制作。

进一步地，所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包 括以下步骤：

(1)、选用0.5mm厚的不锈钢板材；

(2)、采用压延方式制作带有集热凹槽及汇集凹槽的面板；

(3)、采用压延方式制作带有集热凹槽及汇集凹槽及水嘴开孔的 底板；

(4)、将上述面板及底板对称拼接；

(5)、采用浸水氩弧焊接四周密闭焊接区、流道焊接面及水嘴焊 接；

(6)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

进一步地，所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包 括以下步骤：

(1)、选用0.8mm厚铝板或铜板板材；

(2)、将上述板材进行四周密封焊接，形成带有封闭焊接区的板 芯；

(3)、将上述焊接好的板芯放入吹胀模具；

(4)、进行高压吹胀，形成集热流道和汇集流道；

(5)、在底板开设水嘴孔；

(6)、在水嘴孔位置焊接水嘴；

(7)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

本发明具有以下有益之处：本发明采用金属一体成型的全流道结 构，板芯内部充满集热循环介质流体，该集热板芯的向阳面复合黑陶 瓷阳光吸收层，太阳能光热以最短的传输距离传导给介质流体，从而 提高集热器的集热效率。应用该方法制作的平板太阳能集热板具有热 损小、传热快、效率高、寿命长、不衰减的特性，利用同种金属制作 全流道集热板芯，消除焊接引起的界面热阻，并大大缩短热量的传输 距离，同时采用在全流道集热板芯上复合黑陶瓷阳光吸收层，生产出 一种热损小、传热快、效率高、寿命长的全新类别的太阳能集热板； 黑陶瓷阳光吸收层与集热介质通过全流道板芯直接传导，换热面积 大，传输距离短，效率更高；压延或吹胀的介质流道使集热板面为波 浪或其它凹凸面，增加了与阳光的接触面积，提高了集热效率；表面 黑陶瓷阳光吸收层与基板一体烧结，不衰减、不老化，耐候性极高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明A-A的剖视结构示意图；

图3为本发明B-B的剖视结构示意图。

图中，1、黑陶瓷阳光吸收层；2、板芯；3、面板；4、底板；5、 集热流道；6、汇集流道；7、流道焊接面；8、水嘴，10、密闭焊接 区。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和 简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器，包括面板3和底板4，面 板3与底板4的材质为可压延金属平板，如铜、铝、不锈钢及其其他 合金金属，但不限于上述所列金属，面板3与底板4的形状一样或近 似，所述面板3上设置有平行排布且等长的若干集热凹槽，所述面板3两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热凹槽相连通， 汇集凹槽与集热凹槽垂直设置，所述底板4与面板3的集热凹槽组成 集热流道5，汇集流道6的横截面积大于集热流道5的横截面积，底 板4与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6，所述底板4与面板3的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板3上的每相邻的两个集热凹槽之间与 底板4焊接形成流道焊接面7，面板3边缘与底板4边缘焊接形成封 闭焊接区，每根汇集流道6两端各装有一个水嘴8，所述面板3的集 热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层1。所述底板4为平板。组 成汇集流道6的汇集凹槽宽度≥20mm。相邻两个集热流道5的间距 为15mm—60mm，其中流道焊接面7的宽度为5mm—10mm，集热流道5 宽度为10mm—50mm。

所述黑陶瓷太阳能吸收层的制作方法包括以下步骤：

(1)、制备钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料；

(2)、清洗集热板的表面；

(3)、采用湿法喷淋或干法静电喷涂，在集热板上涂敷钒钛黑陶 瓷太阳能光热转换材料；

(4)、经干燥窑炉干燥涂覆好钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料的 集热板，使含水率低于0.5％；

(5)、经高温烧成窑炉烧结集热板，根据集热板的基材制定烧结 温度，从而完成黑陶瓷阳光吸收层1的制作。

所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包括以下步 骤：

(1)、选用0.5mm厚的不锈钢板材；

(2)、采用压延方式制作带有集热凹槽及汇集凹槽的面板3；

(3)、将上述面板3及底板4对称拼接；

(4)、采用浸水氩弧焊接四周密闭焊接区10、流道焊接面7及水 嘴8焊接；

(5)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

实施例2：

一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器，包括面板3和底板4，面 板3与底板4的材质为可压延金属平板，如铜、铝、不锈钢及其其他 合金金属，但不限于上述所列金属，面板3与底板4的形状一样或近 似，所述面板3上设置有平行排布且等长的若干集热凹槽，所述面板3两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热凹槽相连通， 汇集凹槽与集热凹槽垂直设置，所述底板4与面板3的集热凹槽组成 集热流道5，汇集流道6的横截面积大于集热流道5的横截面积，底 板4与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6，所述底板4与面板3的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板3上的每相邻的两个集热凹槽之间与 底板4焊接形成流道焊接面7，面板3边缘与底板4边缘焊接形成封 闭焊接区，每根汇集流道6两端各装有一个水嘴8，所述面板3的集 热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层1。所述底板4为平板。组 成汇集流道6的汇集凹槽宽度≥20mm。相邻两个集热流道5的间距 为15mm—60mm，其中流道焊接面7的宽度为5mm—10mm，集热流道5 宽度为10mm—50mm。

所述黑陶瓷太阳能吸收层的制作方法包括以下步骤：

(1)、制备钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料；

(2)、清洗集热板的表面；

(3)、采用湿法喷淋或干法静电喷涂，在集热板上涂敷钒钛黑陶 瓷太阳能光热转换材料；

(4)、经干燥窑炉干燥涂覆好钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料的 集热板，使含水率低于0.5％；

(5)、经高温烧成窑炉烧结集热板，根据集热板的基材制定烧结 温度，从而完成黑陶瓷阳光吸收层1的制作。

所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包括以下步 骤：

(1)、选用0.8mm厚铝板或铜板板材；

(2)、将上述板材进行四周密封焊接，形成带有封闭焊接区的板 芯2；

(3)、将上述焊接好的板芯2放入吹胀模具；

(4)、进行高压吹胀，形成集热流道5和汇集流道6；

(5)、在底板4开设水嘴8孔；

(6)、在水嘴8孔位置焊接水嘴8；

(7)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

实施例3:

参照图1-3，一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器，包括面板3 和底板4，面板3与底板4的材质为可压延金属平板，如铜、铝、不 锈钢及其其他合金金属，但不限于上述所列金属，面板3与底板4的 形状一样或近似，所述面板3上设置有平行排布且等长的若干集热凹 槽，所述面板3两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集 热凹槽相连通，汇集凹槽与集热凹槽垂直设置，所述底板4与面板3 的集热凹槽组成集热流道5，汇集流道6的横截面积大于集热流道5 的横截面积，底板4与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6，所述底板4与面板3的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板3上的每相邻的两个 集热凹槽之间与底板4焊接形成流道焊接面7，面板3边缘与底板4 边缘焊接形成封闭焊接区，每根汇集流道6两端各装有一个水嘴8， 所述面板3的集热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层1。

所述底板4上也设置有平行排布且等长的若干集热凹槽，所述底 板4两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热凹槽相连 通，所述底板4的集热凹槽与面板3的集热凹槽组成集热流道5，底 板4的汇集凹槽与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6。组成汇集流道 6的汇集凹槽宽度≥20mm。相邻两个集热流道5的间距为 15mm—60mm，其中流道焊接面7的宽度为5mm—10mm，集热流道5宽 度为10mm—50mm。

所述黑陶瓷太阳能吸收层的制作方法包括以下步骤：

(1)、制备钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料；

(2)、清洗集热板的表面；

(3)、采用湿法喷淋或干法静电喷涂，在集热板上涂敷钒钛黑陶 瓷太阳能光热转换材料；

(4)、经干燥窑炉干燥涂覆好钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料的 集热板，使含水率低于0.5％；

(5)、经高温烧成窑炉烧结集热板，根据集热板的基材制定烧结 温度，从而完成黑陶瓷阳光吸收层1的制作。

所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包括以下步 骤：

(1)、选用0.5mm厚的不锈钢板材；

(2)、采用压延方式制作带有集热凹槽及汇集凹槽的面板3；

(3)、采用压延方式制作带有集热凹槽及汇集凹槽及水嘴8开孔 的底板4；

(4)、将上述面板3及底板4对称拼接；

(5)、采用浸水氩弧焊接四周密闭焊接区10、流道焊接面7及水 嘴8焊接；

(6)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

实施例4：

参照图1-3，一种黑陶瓷金属全流道太阳能集热器，包括面板3 和底板4，面板3与底板4的材质为可压延金属平板，如铜、铝、不 锈钢及其其他合金金属，但不限于上述所列金属，面板3与底板4的 形状一样或近似，所述面板3上设置有平行排布且等长的若干集热凹 槽，所述面板3两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集 热凹槽相连通，汇集凹槽与集热凹槽垂直设置，所述底板4与面板3 的集热凹槽组成集热流道5，汇集流道6的横截面积大于集热流道5 的横截面积，底板4与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6，所述底板4与面板3的集热凹槽的凹陷面焊接固定，面板3上的每相邻的两个 集热凹槽之间与底板4焊接形成流道焊接面7，面板3边缘与底板4 边缘焊接形成封闭焊接区，每根汇集流道6两端各装有一个水嘴8， 所述面板3的集热凹槽的凸起面上涂有黑陶瓷阳光吸收层1。

所述底板4上也设置有平行排布且等长的若干集热凹槽，所述底 板4两侧各设有一汇集凹槽，两根所述汇集凹槽与全部集热凹槽相连 通，所述底板4的集热凹槽与面板3的集热凹槽组成集热流道5，底 板4的汇集凹槽与面板3的汇集凹槽组成汇集流道6。组成汇集流道 6的汇集凹槽宽度≥20mm。相邻两个集热流道5的间距为 15mm—60mm，其中流道焊接面7的宽度为5mm—10mm，集热流道5宽 度为10mm—50mm。

所述黑陶瓷太阳能吸收层的制作方法包括以下步骤：

(1)、制备钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料；

(2)、清洗集热板的表面；

(3)、采用湿法喷淋或干法静电喷涂，在集热板上涂敷钒钛黑陶 瓷太阳能光热转换材料；

(4)、经干燥窑炉干燥涂覆好钒钛黑陶瓷太阳能光热转换材料的 集热板，使含水率低于0.5％；

(5)、经高温烧成窑炉烧结集热板，根据集热板的基材制定烧结 温度，从而完成黑陶瓷阳光吸收层1的制作。

所述黑陶瓷金属全流道太阳能集热板的制作方法，包括以下步 骤：

(1)、选用0.8mm厚铝板或铜板板材；

(2)、将上述板材进行四周密封焊接，形成带有封闭焊接区的板 芯2；

(3)、将上述焊接好的板芯2放入吹胀模具；

(4)、进行高压吹胀，形成集热流道5和汇集流道6；

(5)、在底板4开设水嘴8孔；

(6)、在水嘴8孔位置焊接水嘴8；

(7)、制作黑陶瓷太阳能吸收层。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。