全塑太阳能集热器制造技术

一种全塑太阳能集热器，其外壳是由垫片支撑在双层超薄塑料片材之间形成的透光盖板，透光盖板外表面涂覆有纳米级固化材料；吸热构件是横断面形状为罗马字母Ω并排连接的波纹形超薄塑料片材，在吸热构件的向阳面涂敷选择性吸热涂层，选择性吸热涂层之上再涂敷纳米级固化材料；热交换容器是带夹层的半圆柱直管并列形状的超薄热交换容器，其夹层内连接加强肋，其管外壁紧贴上述吸热构件的下面，每个半圆柱直管的管头与两端的输水管道并联，管头两端由支座支撑，支座的后面是保温层；支撑体是塑制组合支柱，由均布的塑制组合支柱垂直依次穿过透光盖板、吸热构件和保温层，并固定于建筑结构上。具有造价低廉，使用免维护，与建筑一体化的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能集热器。
技术介绍
太阳能属于可再生、无污染能源，太阳能的利用是节能建筑的发展方向。但现有太阳能集热器主要应用于家用太阳能热水器，至2006年全国存量已经达到8千万平方米，在可再生能源利用领域具有重要地位，国家规划到2015年要推广太阳能热水器面积增加为3亿平方米，年节约能源相当于标准煤4千万吨。传统的太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器两大类。主要存在的问题一是造价高使推广速度缓慢，二是因工艺材料可靠性低导致的维护困难，三是太阳能集热器的外形结构与建筑结构难以结合，有时甚至破坏了建筑外貌的协调性。平板型太阳能集热器一般由吸热器、透光盖板、保温层和外壳组成，外形如扁平方形箱。吸热板是吸收太阳辐射能量并向集热器工作介质传递热量的部件，材料主要有铜材、铝合金、钢材、镀锌板和不锈钢。有色金属吸热板的结构有管板式、扁盒式、扁管式，制作工艺采用铜焊、电阻焊、超声波焊、高频焊、铜铝复合、冲压、拉伸、高压吹胀等，要求做到金相结合以减少热阻。平板型太阳能集热器优点是吸热效率和热传递效率高、缺点是因焊接工艺要求需要加厚材料，焊点易锈、造价高，容水量大时整体性能下降等，适用于小规模使用，如家用热水器等。全玻璃真空管型太阳能集热器是由多根全玻璃真空太阳集热管插入联箱组成。全玻璃真空太阳集热管由内、外两根同心圆玻璃管构成，内管外壁涂敷吸热涂层，内外管之间抽成高真空，单端开口。全玻璃真空管型太阳能集热器在室外使用被损坏的概率较大，一根管损坏即导致整个系统停止工作，因此又开发出金属玻璃结构真空管型太阳能集热器。即采用热管直接插入真空管和应用U形管吸热板插入真空管的两类集热器，提高了产品运行的可靠性。全玻璃真空管型太阳能集热器生产成本较高，使用时采用紧密排列会成倍提高造价且加工困难，多数采用真空管间隔排列并在管下部设反光板的作法，但灰尘和污垢对反射效果极大，需要经常维护。
技术实现思路
本专利技术本的目的是提供一种全部由塑料超薄片材制成的全塑太阳能集热器，主要解决的技术问题有克服传统太阳能集热器造价高、焊接工艺复杂、需要经常维护、与建筑不协调的缺点；并解决易于大规模工业化生产和推广、进一步提高太阳能集热器热效率的问题；还解决进一步提高产品可靠性、不需经常维护、以太阳能集热器外形结构依附于建筑、实现可再生能源利用的建筑一体化问题。本专利技术的目的是这样实现的这种全塑太阳能集热器，它主要包括从受光面向后依次排列组装的外壳、吸热构件、热交换容器、保温层和支撑体，其特征在于外壳是由垫片支撑在双层超薄塑料片材之间形成的透光盖板，透光盖板外表面涂覆有纳米级固化材料；吸热构件是横断面形状为罗马字母Ω并排连接的波纹形超薄塑料片材，在吸热构件的向阳面涂敷选择性吸热涂层，选择性涂层之上再涂敷纳米级固化材料；热交换容器紧贴在吸热构件后面，它是带夹层的半圆柱直管并列形状的超薄热交换容器，其夹层内连接加强肋，其管外壁紧贴上述吸热构件的下面，每个半圆柱直管的管头与两端的输水管道并联，管头两端由支座支撑，热交换容器位于透光盖板与保温层之间的空间内；支撑体是塑制组合支柱，由均布的塑制组合支柱垂直依次穿过透光盖板、吸热构件和保温层，并固定于建筑结构上。上述超薄塑料片材和超薄热交换容器的材料可以是聚碳酸酯塑料片材或改性聚脂塑料片材。上述支撑体包括组装成一体的柱座、柱体、柱座垫片、柱体垫片、柱座螺栓、柱体螺栓，其中，柱座是两个同心圆筒形，外筒底端有突出的外缘，柱座内筒有内螺纹，内外筒之间有加强筋。柱体也是两个同心圆筒形，外筒底端有突出的外缘，柱体内芯有外螺纹，内芯与外筒之间有加强筋。上述支撑管头的支座是条板上分布一排向上靠口的半圆环形卡托。上述透光盖板外表面涂覆的纳米级固化材料可以是水溶漆或水溶涂料。上述选择性吸热涂层可以是铝氮/铝涂层、铝氮碳选择性吸收膜、真空溅射黑色金属镀层或电化学转化膜。上述保温板可以是聚氨酯发泡制品、岩棉制品或发泡聚苯板。上述建筑结构可以是屋面或墙面等建筑部件。太阳能集热器的工作原理阳光透过透光盖板照射在表面涂有选择性吸热涂层的吸热构件上，吸热构件吸收太阳辐射能量后，加热集热容器内的导热工质，经输水管道输出供使用，透光盖板允许可见光通过，阻止红外射线透过，形成集热器内的温室效应。保温层既可减少集热器向周围环境的散热，同时又是建筑结构的保温隔热层。本专利技术与现有传统技术相比具有的有益效果1、本专利技术使用的塑料超薄片材的温度适应能力好，产品寿命长，维护要求低。太阳能集热器的正常工作温度一般在70℃以下，导热系统故障时集热器内温度最高可达220℃。塑料原料中聚碳酸酯的变形温度在250℃以上，可以满足太阳能集热器的极限温度要求。聚碳酸酯材料很早就被用于制成飞机“玻璃”，夏季机场地面温度可达80℃以上，高空温度可达-80℃以上，飞机可每日数次起降，温度环境极为恶劣，而聚碳酸酯材料完全可以承受。2、本专利技术使用的塑料超薄片材是低能耗材料，大大减少了生产过程的能耗，进而大大降低了太阳能集热器的造价。塑料的熔化温度一般在400℃以上，而传统的金属和玻璃的熔化温度一般在700℃以上，这些用量极大的材料及生产能耗直接影响国家的万元产值能耗。3、本专利技术使用的塑料超薄片材的体积和重量都减少很多，一般厚度在0.05～0.1毫米，材料体积比减少10倍以上，储运及建安成本较低。4、生产工艺简单。玻璃真空管加工时要求较高温度和较长时间的保温烘烤，玻璃易碎特性也增加了加工难度。塑料超薄片材的加工需要专用设备，但生产效率极高，零部件的热熔连接简单易行，如目前推广的住宅用塑料热水管的热熔连接均在现场进行，工具简单，效能可靠。5、本专利技术因用材量小、工艺简单、规模化生产效应等，使造价可低于其他太阳能集热器产品一半以上。本专利技术的吸热部件制造工艺与其他太阳能集热器相同，吸光率与平板型集热器相同；又因吸热部件的结构形式类似真空管太阳能集热器，虽然没有真空环境保温，但相同的吸光率和2倍的排列密度，使集热性能差别很小。6、本专利技术可实现规模收集太阳能。太阳能资源特性包括分布广泛和不稳定，收集太阳能则需要大规模的采光集热面积才能实现太阳能的有效利用。目前的家用太阳能热水器只供应炊事洗浴等生活用热水，少量参与供暖，至2006年全国太阳能热水器面积保有量0.8亿平方米，占全国屋顶面积约150亿平方米不到千分之6，价格因素排在政策、质量、外观、维护等诸要素之首。本专利技术太阳能集热面积大，并扩大太阳能利用的领域范围，如建筑供暖、各种低温加工生产、农用沼气池升温等，并为其他太阳能利用技术提供基础能源，如太阳能制冷、污水生物处理、太阳能发电、温差发电、太阳能海水淡化、大规模热田建设等。7、本专利技术适于建筑一体化，其适宜的安装位置为建筑的屋面和向阳外立面，与建筑共用保温层和支撑结构，可加大设置面积更多收集太阳能，因不设专用支架无需影响建筑形体及文化特征，使建筑的屋面和外墙由耗能转为产能。8、本专利技术若大面积推广可具有显著的节能效益，中国太阳能资源分布不均衡，太阳辐照量从资源丰富区的≥6700MJ/m2·a到资源贫乏区的＜4200MJ/m2·a不等，资源丰富区主要在中国西部的大部地区，最高为西藏地区，最低为重庆地区，以平均值5000MJ/m2·a太阳辐照量计算，每平方米集热器每年可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全塑太阳能集热器，它主要包括从受光面向后依次排列组装的外壳、吸热构件、热交换容器、保温层和支撑体，其特征在于：外壳是由垫片支撑在双层超薄塑料片材之间形成的透光盖板，透光盖板外表面涂覆有纳米级固化材料；吸热构件是横断面形状 为罗马字母Ω并排连接的波纹形超薄塑料片材，在吸热构件的向阳面涂敷选择性吸热涂层，选择性涂层之上再涂敷纳米级固化材料；热交换容器紧贴在吸热构件后面，它是带夹层的半圆柱直管并列形状的超薄热交换容器，其夹层内连接加强肋，其管外壁紧贴上述吸 热构件的下面，每个半圆柱直管的管头与两端的输水管道并联，管头两端由支座支撑，热交换容器位于透光盖板与保温层之间的空间内；支撑体是塑制组合支柱，由均布的塑制组合支柱垂直依次穿过透光盖板、吸热构件和保温层，并固定于建筑结构上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓欣，
申请(专利权)人：周晓欣，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]