一種集熱模塊及其太陽能集熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能設備及結構【技術領域】，涉及一種集熱模塊及其太陽能集熱器，該集熱模塊包括相互連接的吸熱板和保溫板，吸熱板和保溫板之間形成集熱腔，集熱腔設有腔體入水口和腔體出水口，吸熱板包括采光面、吸熱板管路型腔面，保溫板包括背光面、保溫板管路型腔面，采光面和背光面設于集熱腔外，吸熱板管路型腔面和保溫板管路型腔面設于集熱腔內，采光面上設有若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽。本實用新型集熱模塊在采光面上設置若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，致使能夠充分的吸收太陽光熱量，又有效的提高了導熱效率；該太陽能集熱器可根據用戶的需求用量進行對集熱模塊數量配備調整，通過數個集熱模塊連接組裝而成。
【專利說明】一種集熱模塊及其太陽能集熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能設備及結構【技術領域】，更具體地，涉及一種集熱模塊及其太陽能集熱器。
【背景技術】
[0002]在經濟高速發展的今天，能源領域的發掘和應用猶如戰場，新能源領域的發展越來越受到人們的關注，如何將新能源充分的利用，讓人們真正感受到新能源帶來的福利，是我們關注的焦點。走在能源開發應用前沿的前輩們早就開始把目光轉向新能源的開發與應用，而太陽能則憑借取之不盡、用之不絕、儲量豐富等特點備受青睞。人類所需能量的絕大部分都直接或間接的來自于太陽。植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能儲藏在植物體內。石油、煤炭、天然氣等化石燃料均是動植物經過漫長的地質年代形成的，它們實質上是由遠古年代生物固定下來的太陽能。目前，除了太陽能發電以外，太陽能在建筑供暖中應用最為普遍，其中尤其以太陽能熱水器最為人們熟知。
[0003]在太陽能熱水器應用領域，目前國內外太陽能集熱器一般均采用真空管形結構或平板形結構，普遍存在著抗凍性能差、管路防銹蝕難度大、組裝工序繁瑣、造價成本高等特點。前者真空管式太陽能集熱器熱效率高、保溫效果好、散熱小，但一根真空管破裂，則會影響到整個系統的運行，且造價成本高，不適合太陽能建筑一體化，維護難度大，可靠性低，整個集熱器部分質量較重，運輸困難，玻璃真空管中長期易引起的細菌繁殖，材料的循環回收難度大，二次利用程度低；后者平板式太陽能集熱器產熱水量大，性價比高，易安裝，可以實現建筑一體化，但冬季使用時易使集熱板、管線漲裂被凍壞，熱效率低，節能效果不明顯，經常會出現漏水現象，使用壽命短，散熱快，保溫效果差，抗臺風能力差，生產制造的加工工藝復雜、繁瑣，造價成本偏高。
[0004]上述問題，激發了新能源開發者的不斷探索，尋找新的方法，研制新的太陽能集熱器揚長避短，在允許的條件下，最大限度的解決集熱器組裝工序繁瑣，運輸困難，造價成本偏高等問題，以達到最大的科學、經濟效益。
[0005]因此，為了使生產加工制造更簡單，運輸更容易，集熱效率更高，造價成本更低，材料可以回收重復利用，利于資源節約、節能，保護環境，急需提供一種新型結構的太陽能集熱器。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。
[0007]本實用新型的首要目的是提供一種集熱模塊，在采光面上設置若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，致使能夠充分的吸收太陽光熱量，又有效的提高了導熱效率。
[0008]本實用新型的進一步目的是提供一種采用上述集熱模塊的太陽能集熱器，可根據用戶的需求用量進行對集熱模塊數量配備調整，通過數個集熱模塊連接組裝而成，比傳統的太陽能集熱器質輕、更便于拆裝、運輸，且使用壽命長；可以實現建筑一體化，造價成本低、可大面積推廣價值，材料可以循環回收利用，既降低資源消耗又節能環保。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0010]提供一種集熱模塊，包括相互連接的吸熱板和保溫板，所述吸熱板和保溫板之間形成集熱腔，所述集熱腔設有腔體入水口和腔體出水口，所述吸熱板包括采光面、吸熱板管路型腔面，保溫板包括背光面、保溫板管路型腔面，所述采光面和背光面設于集熱腔外，吸熱板管路型腔面和保溫板管路型腔面設于集熱腔內，所述采光面上設有若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽。
[0011]本實用新型集熱模塊主要由吸熱板和保溫板連接而成，二者之間形成集熱腔，實際吸熱板和保溫板都可以為注塑成型的兩塊具有集熱管路的半圓形腔結構的塑料板，經過改性后的吸熱板和保溫板具有高導熱率、高吸熱率、低發射率、耐腐蝕和耐老化的性能，采用不易翹曲變形且加工制作簡單的注塑成型，實現吸熱板和保溫板完全融為一體且內部形成高效集熱的輸送管道，水可順暢地從集熱腔的腔體入水口和腔體出水口進行輸入輸出，真正實現了操作快捷簡便、完美的高效密封連接與聚熱的功能；吸熱板的采光面帶有若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，其凸肋與溝槽的特性主要使吸熱板能夠充分的吸收太陽光輻射的熱量，傳熱面積大，即冷水通過集熱模塊時能夠快速的吸收到集熱板的熱量，冷水變成熱水。該集熱模塊在采光面上設置若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，致使能夠充分的吸收太陽光熱量，又有效的提高了導熱效率，避免了因光反射而造成的熱量吸收率不高的問題。
[0012]其中，吸熱板和保溫板采用一次性專用超聲波焊接工藝進行二者的密封固定，該種固定方式既形成了集熱水路輸送管又密封、聚熱，達到真正的無縫連接。
[0013]改進之一，所述采光面上設有吸熱涂層，所述吸熱涂層覆蓋凸肋和溝槽表面。該吸熱涂層為高效的專用吸熱涂層，既避免出現因光反射而造成的熱量吸收率不高的問題，又能夠很好的吸收太陽光所輻射的熱量。該結構能夠提高集熱模塊的吸熱效率，進一步提高導熱效率。
[0014]進一步地，所述若干凸肋相互平行并均布于采光面上，凸肋之間的間隔相等。該結構設計能最大限度地提高采光面上凸肋的吸收熱效率，且能夠提高導熱效率。更進一步地，所述凸肋呈階梯狀。
[0015]改進之二，所述背光面上設有若干凹槽，節省了材料，且保證了保溫板的強度。
[0016]優選地,所述凹槽為向集熱腔內凸起的半圓形狀凹槽。半圓形狀凹槽結構既保證了保溫板吸熱特性且不易變形、熱膨脹系數低、耐熱沖擊性能及耐溫差強等特點，又能夠節省材料，降低成本，制造及成型方便。
[0017]可選地，所述吸熱板上設有吸熱板水路入口、吸熱板水路出口，所述保溫板上設有保溫板水路入口、保溫板水路出口，所述吸熱板水路入口和保溫板水路入口形成腔體入水口，吸熱板水路出口和保溫板水路出口形成腔體出水口。
[0018]改進之三，所述腔體入水口和腔體出水口上分別連接有直管，便于水的輸入與輸出。
[0019]優選地，所述腔體入水口和腔體出水口上分別設有O型圈槽，所述直管與腔體入水口、直管與腔體出水口之間均設有O型密封圈，所述O型密封圈恰好設于O型圈槽內。O型密封圈起到了很好的密封作用，使直管能夠輸送管路型集熱腔中的冷水和熱水，也便于與多個集熱模塊的連接及水流量的提高與輸送。另外，可在吸熱板與保溫板焊接之前，將O型密封圈直接套設于直管合適的位置上，然后將O型密封圈對應放入O型圈槽內，同時保證直管與腔體入水口和腔體出水口相配合。
[0020]優選地，O型密封圈可選用橡膠材料，如丁腈橡膠或三元乙丙橡膠、硅橡膠等；直管選用給水塑料管即可，即普通的PP-R或PE-RT、PEX塑料管材。
[0021 ] 本實用新型還提供了 一種采用上述任一項集熱模塊的太陽能集熱器，包括若干個集熱模塊，所述若干個集熱模塊組合連接。
[0022]該太陽能集熱器由多個集熱模塊組合而成，以水為傳熱介質，組裝成一個能夠滿足用戶使用要求的太陽能熱水器集熱裝置。可根據用戶及用量的需求，裝配的集熱模塊數量規格分多種化，可供自行選擇，因此組裝連接成的數個集熱模塊在不間斷的吸收太陽光熱量的過程中，同時冷水也在集熱模塊中不間斷的吸收集熱模塊的熱量，以此往復循環，在相同的日照條件下，同樣能達到現有的平板太陽能集熱器和真空管集熱器同等利用太陽能加熱冷水的目的。
[0023]其中，每一個集熱模塊之間可以使用普通管件如直通、內絲直接頭等進行連接，密封的方式可選用涂膠水，或電熔焊接等的方式進行密封，具體可根據實際情況進行選擇，其拼裝且組裝方便快捷。同傳統的真空管式、平板式集熱器相比，本實用新型太陽能集熱器解決了傳統太陽能集熱器零部件生產工藝復雜、組裝工序繁瑣、運輸困難等問題，切實使太陽能集熱器零部件生產工藝更加簡單，組裝工序更加快捷，運輸更加方便；而集熱模塊所選用材料可以回收重復利用，利于節約資源，保護環境，與真空管式、平板式集熱器相比，在節能降耗，節約成本方面優勢更加明顯，更符合一體化建筑發展、大面積推廣的趨勢。
[0024]本實用新型太陽能集熱器的加熱冷水的過程如下:熱水器儲水箱中的冷水由冷水補償管通過入水口進入集熱模塊之中，并充滿整個太陽能集熱器的每一個集熱模塊，陽光輻射到集熱模塊后，集熱模塊吸收熱量，集熱模塊的熱量沿凸肋慢慢傳遞到集熱模塊中的水，集熱模塊中的水吸熱后溫度升高、比重減小，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統，從腔體出水口輸出，并儲存在儲水箱上部，同時通過冷水補償管不斷補充溫度較低的水，如此循環往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。
[0025]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0026]本實用新型集熱模塊主要由吸熱板和保溫板連接而成，二者之間形成集熱腔，實際吸熱板和保溫板都可以為注塑成型的兩塊具有集熱管路的半圓形腔結構的塑料板，經過改性后的吸熱板和保溫板具有高導熱率、高吸熱率、低發射率、耐腐蝕和耐老化的性能，采用不易翹曲變形且加工制作簡單的注塑成型，實現吸熱板和保溫板完全融為一體且內部形成高效集熱的輸送管道，水可順暢地從集熱腔的腔體入水口和腔體出水口進行輸入輸出，真正實現了操作快捷簡便、完美的高效密封連接與聚熱的功能；吸熱板的采光面帶有若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，其凸肋與溝槽的特性主要使吸熱板能夠充分的吸收太陽光輻射的熱量，傳熱面積大，即冷水通過集熱模塊時能夠快速的吸收到采光面的熱量，冷水變成熱水。該集熱模塊在采光面上設置若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽，致使能夠充分的吸收太陽光熱量，又有效的提高了導熱效率，避免了因光反射而造成的熱量吸收率不高的問題。
[0027]本實用新型太陽能集熱器由多個集熱模塊組合而成，以水為傳熱介質，組裝成一個能夠滿足用戶使用要求的太陽能熱水器集熱裝置。可根據用戶及用量的需求，裝配的集熱模塊數量規格分多種化，可供自行選擇，因此組裝連接成的數個集熱模塊在不間斷的吸收太陽光熱量的過程中，同時冷水也在集熱模塊中不間斷的吸收集熱模塊的熱量，以此往復循環，在相同的日照條件下，同樣能達到現有的平板太陽能集熱器和真空管集熱器同等利用太陽能加熱冷水的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型實施例太陽能集熱器的整體結構示意圖。
[0029]圖2為本實用新型實施例單個集熱模塊的結構示意圖。
[0030]圖3為本實用新型實施例集熱模塊的爆炸結構示意圖。
[0031]圖4為圖3中A部分放大結構示意圖。
[0032]圖5為本實用新型實施例集熱模塊的另一爆炸結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本實用新型的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。
[0034]本實用新型實施例的附圖中相同或相似的標號對應相同或相似的部件；在本實用新型的描述中，需要理解的是，若有術語“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此附圖中描述位置關系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。
[0035]如圖1至圖2所示為本實用新型太陽能集熱器的實施例，如圖1所示，包括若干個集熱模塊10，若干個集熱模塊10組合連接。
[0036]其中，如圖2至圖5所示，集熱模塊10包括相互連接的吸熱板20和保溫板30，吸熱板和保溫板之間形成集熱腔(圖未示)，集熱腔設有腔體入水口 41和腔體出水口 42，吸熱板20包括采光面21、吸熱板管路型腔面22，保溫板30包括背光面31、保溫板管路型腔面32，采光面21和背光面31設于集熱腔外，吸熱板管路型腔面22和保溫板管路型腔面32設于集熱腔內，采光面21上設有若干條凸肋23，若干條凸肋之間形成若干溝槽24。其中，腔體入水口 41和腔體出水口 42的數量可根據實際使用情況進行設計，本實施例中，分別設計兩路腔體入水口 41和腔體出水口 42 ;吸熱板20和保溫板30采用一次性專用超聲波焊接工藝進行二者的密封固定，該種固定方式既形成了集熱水路輸送管又密封、聚熱，達到真正的無縫連接。
[0037]為了提聞集熱|旲塊的吸熱效率，進一步提聞導熱效率，在米光面21上設有吸熱涂層(圖未示)，吸熱涂層覆蓋凸肋23和溝槽24表面。該吸熱涂層為高效的專用吸熱涂層，既避免出現因光反射而造成的熱量吸收率不高的問題，又能夠很好的吸收太陽光所輻射的熱量。[0038]如圖3、圖4所示，若干凸肋23相互平行并均布于采光面21上，凸肋23之間的間隔相等；凸肋23呈階梯狀。該結構設計能最大限度地提高采光面21上凸肋23的吸收熱效率，且能夠提高導熱效率。
[0039]如圖5所示，背光面31上設有若干凹槽33，具體為向集熱腔內凸起的半圓形狀凹槽，這種結構設計既保證了保溫板吸熱特性且不易變形、熱膨脹系數低、耐熱沖擊性能及耐溫差強等特點，又能夠節省材料，降低成本，制造及成型方便。
[0040]如圖3、圖5所示，吸熱板20上設有吸熱板水路入口 25、吸熱板水路出口 26，保溫板30上設有保溫板水路入口 34、保溫板水路出口 35，吸熱板水路入口 25和保溫板水路入口 34形成腔體入水口 41，吸熱板水路出口 26和保溫板水路出口 35形成腔體出水口 42 ;在腔體入水口 41和腔體出水口 42上分別連接有直管43，便于水的輸入與輸出；腔體入水口41和腔體出水口 42上分別設有O型圈槽44，直管43與腔體入水口 41、直管43與腔體出水口 42之間均設有O型密封圈45，O型密封圈45恰好設于O型圈槽44內。O型密封圈45起到了很好的密封作用，使直管43能夠輸送管路型集熱腔中的冷水和熱水，也便于與多個集熱模塊10的連接及水流量的提高與輸送。另外，可在吸熱板20與保溫板30焊接之前，將O型密封圈45直接套設于直管43合適的位置上，然后將O型密封圈45對應放入O型圈槽44內，同時保證直管43與腔體入水口 41和腔體出水口 42相配合。
[0041]本實施例的O型密封圈45可選用橡膠材料，如丁腈橡膠或三元乙丙橡膠、硅橡膠等；直管43選用給水塑料管即可，即普通的PP-R或PE-RT、PEX塑料管材。
[0042]本實施例集熱模塊主要由吸熱板20和保溫板30連接而成，二者之間形成集熱腔，實際吸熱板20和保溫板30都可以為注塑成型的兩塊具有集熱管路的半圓形腔結構的塑料板，經過改性后的吸熱板20和保溫板30具有高導熱率、高吸熱率、低發射率、耐腐蝕和耐老化的性能，采用不易翹曲變形且加工制作簡單的注塑成型，實現吸熱板和保溫板完全融為一體且內部形成高效集熱的輸送管道，水可順暢地從集熱腔的腔體入水口 41和腔體出水口 42進行輸入輸出，真正實現了操作快捷簡便、完美的高效密封連接與聚熱的功能；吸熱板20的采光面21帶有若干條凸肋23，若干條凸肋23之間形成若干溝槽24，其凸肋23與溝槽24的特性主要使吸熱板20能夠充分的吸收太陽光輻射的熱量，傳熱面積大，即冷水通過集熱模塊10時能夠快速的吸收到采光面21的熱量，冷水變成熱水。該集熱模塊10在采光面21上設置若干條凸肋23，若干條凸肋23之間形成若干溝槽24，致使能夠充分的吸收太陽光熱量，又有效的提高了導熱效率，避免了因光反射而造成的熱量吸收率不高的問題。
[0043]本實施例太陽能集熱器的加熱冷水的過程如下:熱水器儲水箱中的冷水由冷水補償管通過入水口進入集熱模塊10之中，并充滿整個太陽能集熱器的每一個集熱模塊，陽光輻射到集熱模塊10后，集熱模塊10吸收熱量，集熱模塊10的熱量沿凸肋慢慢傳遞到集熱模塊10中的水，集熱模塊10中的水吸熱后溫度升高、比重減小，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統，從腔體出水口 42輸出，并儲存在儲水箱上部，同時通過冷水補償管不斷補充溫度較低的水，如此循環往復，最終整箱水都升高至一定的溫度。
[0044]本實施例太陽能集熱器由多個集熱模塊組合而成，以水為傳熱介質，組裝成一個能夠滿足用戶使用要求的太陽能熱水器集熱裝置。可根據用戶及用量的需求，裝配的集熱模塊數量規格分多種化，可供自行選擇，因此組裝連接成的數個集熱模塊在不間斷的吸收太陽光熱量的過程中，同時冷水也在集熱模塊中不間斷的吸收集熱模塊的熱量，以此往復循環，在相同的日照條件下，同樣能達到現有的平板太陽能集熱器和真空管集熱器同等利用太陽能加熱冷水的目的。
[0045]其中，每一個集熱模塊之間可以使用普通管件如直通、內絲直接頭等進行連接，密封的方式可選用涂膠水，或電熔焊接等的方式進行密封，具體可根據實際情況進行選擇，其拼裝且組裝方便快捷。同傳統的真空管式、平板式集熱器相比，本實用新型太陽能集熱器解決了傳統太陽能集熱器零部件生產工藝復雜、組裝工序繁瑣、運輸困難等問題，切實使太陽能集熱器零部件生產工藝更加簡單，組裝工序更加快捷，運輸更加方便；而集熱模塊所選用材料可以回收重復利用，利于節約資源，保護環境，與真空管式、平板式集熱器相比，在節能降耗，節約成本方面優勢更加明顯，更符合一體化建筑發展、大面積推廣的趨勢。
[0046]本實施例太陽能集熱器的整體組合包裝，可選用鋁合金型材或其他材料，根據實際使用要求選擇，這里不作詳細說明。
[0047]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種集熱模塊，包括相互連接的吸熱板和保溫板，其特征在于，所述吸熱板和保溫板之間形成集熱腔，所述集熱腔設有腔體入水口和腔體出水口，所述吸熱板包括采光面、吸熱板管路型腔面，保溫板包括背光面、保溫板管路型腔面，所述采光面和背光面設于集熱腔夕卜，吸熱板管路型腔面和保溫板管路型腔面設于集熱腔內，所述采光面上設有若干條凸肋，若干條凸肋之間形成若干溝槽。
2.根據權利要求1所述的集熱模塊，其特征在于，所述采光面上設有吸熱涂層，所述吸熱涂層覆蓋凸肋和溝槽表面。
3.根據權利要求2所述的集熱模塊，其特征在于，所述若干凸肋相互平行并均布于采光面上。
4.根據權利要求3所述的集熱模塊，其特征在于，所述凸肋呈階梯狀。
5.根據權利要求1所述的集熱模塊，其特征在于，所述背光面上設有若干凹槽。
6.根據權利要求5所述的集熱模塊，其特征在于，所述凹槽為向集熱腔內凸起的半圓形狀凹槽。
7.根據權利要求1至6任一項所述的集熱模塊，其特征在于，所述吸熱板上設有吸熱板水路入口、吸熱板水路出口，所述保溫板上設有保溫板水路入口、保溫板水路出口，所述吸熱板水路入口和保溫板水路入口形成腔體入水口，吸熱板水路出口和保溫板水路出口形成腔體出水口。
8.根據權利要求7所述的集熱模塊，其特征在于，所述腔體入水口和腔體出水口上分別連接有直管。
9.根據權利要求8所述的集熱模塊，其特征在于，所述腔體入水口和腔體出水口上分別設有O型圈槽，所述直管與腔體入水口、直管與腔體出水口之間均設有O型密封圈，所述O型密封圈恰好設于O型圈槽內。
10.一種采用上述權利要求1至9任一項集熱模塊的太陽能集熱器，其特征在于，包括若干個集熱模塊，所述若干個集熱模塊組合連接。
【文檔編號】F24J2/22GK203396120SQ201320405891
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2013年7月9日
【發明者】劉朝均, 韓喻, 文巍偉, 唐革新 申請人:廣東聯塑科技實業有限公司