专利名称：中温太阳能集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中温太阳能集热器，其采用全玻璃真空太阳能集热管作为集
热元件，并通过联箱、尾座和尾架将一组或两组集热管联集在一起后置于预制边框内。
(二)
背景技术：
公知的，以全玻璃真空太阳集热管作为集热元件的太阳能集热器集热效率较低， 其工作温度在4(TC 8(TC，属于低温区，远低于金属真空集热管，虽然成本比较低，但其应
用范围比较狭窄，主要用在提供生活热水上。 全玻璃真空太阳能集热器从原理上来说是以全玻璃真空太阳能集热管作为集热
元件，通过联箱、尾座和尾架联集后装置在预制的矩形的边框内。其中集热管用于富集热
量，在其内部设有U型管，也叫U型调节器，通过导热片固定在集热管内，U型管通有循环 介质，用于将富集的热量交换到水箱。目前，本领域的技术人员为了提高太阳能集热器的 集热效率都是采用对集热管进行改进这一途径，具体地，是在所说的全玻璃真空太阳能集 热管的内玻璃管上镀制吸收涂层，采用这种方式由来已久，比如目前国内应用较广的是中 国专利CN85100142公开的A1-N/A1渐变膜，该涂层的优点是，采用单只Al耙直流磁控溅 射镀膜，使溅射系统结构简化，溅射效率提高，生产周期短，成本较低，涂层的吸收率可达 a "0. 93，发射率e " 0. 06 (IO(TC )，但其工作温度在40°C IO(TC ，不能在高于IO(TC的 条件下长期工作。 中国知识产权局第200810224525.8号实用新型专利申请公开了一种中温玻 璃_金属结构太阳真空集热管，这种集热管提高了全玻璃真空太阳集热管长期工作温度延 伸至14(TC以上后的真空寿命。使用这类中温集热管的集热其定义为中温集热器，不过目
前中温集热器都是在现有集热器的基础上对集热管的改进，在工作温度到达一定程度上之 后，每增加一度都比较困难，并且单管集热管的成本非常高。
发明内容因此，本实用新型为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种主要是基于集热器
结构改进的中温太阳能集热器，成本低，工作温度高。 本实用新型采用以下技术方案 该实用新型中温太阳能集热器，在其边框和底板为主构成的框架内设有用以联集 全玻璃真空太阳能集热管组、带有联集管的联箱，并在联箱的异侧，设有用于固定集热管的 尾架及尾座，在所述底板上设有反射板，并在集热器受光面设有与所述边框和底板将全玻 璃真空太阳能集热管组封装起来的透明盖板；与所述集热管相匹配的U型管镀有抗氧化涂 层或采用抗氧化能力强的金属。 根据本实用新型技术方案的中温太阳能集热器有别于现有集热器主要靠提高集 热管集热效率的方式，而采用对集热自身结构做进一步的改进，当然也不排除使用新型集 热管。首先采用反射板，以增加集热管接受太阳辐射的能量，也就是集热管除了接收直接照射到其上面的太阳光的辐射能量外，还能够接收来自反射板反射的照射到各集热管之间的
太阳光辐射能量，即便是采用平板式的反射板也能够提高集热效率约5%。另外，采用盖板
结构，不仅能够对集热管起到保护作用，防止灰尘覆盖在集热管上影响集热效率，也防止其
他垃圾进入集热器，而且还能够防止热量散失，起到一定的保温作用。另一方面，透明盖板
的存在使集热器内部形成一温室，温室效应的存在，可以减少热损，提高集热效率。 由于采取了上述措施，使得集热器的集热效率提高，因此，与所述集热管相匹配的
U型管镀有抗氧化涂层，以提高其在高温条件下的抗氧化能力，延长其使用寿命。 上述中温太阳能集热器，所述反射板为平面反射板或是相应于每支集热管都具有
一个条形的反射凹面的反光弧板，该反光弧板的反射光投射在相应集热管上。 这里考虑到反射板位于集热管的下面，所述盖板的存在可克服止灰尘污染反射板
而难于清理的缺陷。 所述反射板的再一个方案是其包括相应于每支集热管的反光单元，该反光单元包
括通过位于相应集热管正下部的连接部连接的两个凹面部。 所述凹面部的截面弧线为相应集热管截面圆的渐开线或复合抛物线。 所述两个弧面部在集热管上的投影面积等于所用集热管的表面积。所述反射板的开口宽度为115 145mm，这里的开口宽度针对的是集热管内管外
径37mm;集热管内管外径为其他尺寸时，开口宽度不同，本领域的技术人员可以据此进行调整。 所述弧面部的反射镜面为高反射镜面。 该集热器为竖单排结构、横单排结构或横双排结构；所述盖板与边框装配处设有 密封条；所述联箱内除联集部件外的空间填充有保温材料；所述透明盖板带有增透膜。 所述集热管采用中温集热管。
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，使本领域的技术 人员更好的理解本实用新型，其中 图1为本实用新型中温太阳能集热器实施例的仰视剖视图。
图2为本实用新型中温太阳能集热器实施例的俯视结构示意图。
图3为本实用新型中温太阳能集热器实施例中反光罩反光单体的一种结构示意图。 图4为本实用新型实施例中具有横单排结构的中温太阳能集热器示意图。 图5为本实用新型实施例中具有横双排结构的中温太阳能集热器示意图。 图6为本实用新型实施例中中温集热器效率曲线图。 图7为圆柱吸收体二维复合抛物线聚光器光线示意图。 图中1、接头，2、联集管，3、盖板，4、密封条，5、保温层，6、边框，7、联箱，8、尾座，9、 尾架，10、集热器，11、导热片，12、反射板，13、密封圈，14、U型管，15、连接部，16、凹面部，17、
装配部。
具体实施方式
下面对本实用新型的技术方案作示例性说明 说明书附图1示出了一种竖单排结构的中温太阳能集热器，以其为例，该中温太 阳能集热器，其边框6和底板为主构成的框架内设有用以联集全玻璃真空太阳能集热管 组、带有联集管2的联箱7，并在联箱的异侧，设有用于固定集热管10的尾架9及其尾座8， 在所述底板上设有反射板12，并在集热器受光面设有与所述边框和底板将全玻璃真空太阳 能集热管组封装起来的透明的盖板3 ;与所述集热管相匹配的U型管14镀有抗氧化涂层或 采用抗氧化能力强的金属。 所说的抗氧化能力强的金属，可以采用铜、铜镍合金或不锈钢等金属；所说的抗氧 化涂层可以采用镀锌、镍、铬、铝或其他抗氧化材料。至于采用哪种方案，主要考虑成本，抗 氧化能力强的金属虽然很多，但相比而言不锈钢成本较低，机加工性能好。而对于抗氧化涂 层，在满足U形管基体材料的机加工性能方面要求较低，可以拓展U型管选材的范围。 对于所述反射板为平面反射板或是相应于每支集热管都具有一个条形的反射凹 面的反光弧板，该反光弧板的反射光投射在相应集热管上。反光弧板能够提高集热效率越 8 9% . 优选地，本方案倾向于采用所述反射板包括相应于每支集热管的反光单元，该反 光单元包括通过位于相应集热管正下部的连接部15连接的两个凹面部16。相对于上面两 者反射板，这类反射板效率更高，可以提高集热器效率约15% .并据测试，采用了以上结构 的中温太阳能集热器工作温度在8(TC 16(TC，瞬时效率截距达到0. 66以上，工作在12(TC 时，效率截距达到0. 49以上。 为了更有效的提高集热期的集热效率，所述凹面部的截面弧线为相应集热管截面圆 的渐开线或复合抛物线；所述两个弧面部在集热管上的投影面积等于所用集热管的表面积。 所述弧面部的反射镜面采用高反射镜面，这里的高反射镜面指镜反射率大于0. 70 的反射镜面，反射率高。为了提高弧面部的反射效率，本方案优选反射率高于0.80反射镜面。 基于本实用新型技术方案的一个实施例采用开口宽度为115mm的复合抛物面反 射板、金属外镀涂层的U型管、中温全玻璃真空太阳集热管的中温太阳能集热器，据此，说 明书附图6示出了最高工作温度为12(TC的效率曲线。 从曲线中可以看出，该太阳能集热器的瞬时效率截距为0.660，工作温度为120°C 时的效率为0.491。 基于本实用新型技术方案的另一个实施例采用开口宽度为135mm的复合抛物面 反射板、金属外镀涂层的U型管、带玻璃盖板、中温全玻璃真空太阳集热管的中温太阳能集 热器，瞬时效率截距为0. 641，工作温度为12(TC时的效率为0. 505。 基于本实用新型技术方案的在一个实施例采用开口宽度为145mm的复合抛物面 反射板、金属外镀涂层的U型管、带玻璃盖板、中温全玻璃真空太阳集热管的中温太阳能集 热器，瞬时效率截距为0. 630，工作温度为12(TC时的效率为0. 518。 正如上面反射板的横截面曲线采用了相应集热管截面圆的渐开线或者复合抛物 线，本领域的技术人员还可以采用其他的反射板横截面曲线，以提高集热管的受光面积和 强度。[0040] 参考说明书附图7，其示出了圆柱吸收体二维复合抛物线聚光器光线的原理，上述 所述的渐开线的内圆为真空管集热器的内圆，即吸收体表面。以y轴为对称轴建立如图7 所示的坐标系yoz， 9是Q点到原点的连线与y轴负半轴的夹角。吸热体内径的半径为r， 吸热体上一点Q到P的距离为t。反射面上对于任一点P，其坐标为 x = rsin 9-tcos 9 y = -rcos 9 -tsin 9 其中，当e《e , Ji/2时，t = r e ;
+《+ 7T / 2) - cos(0 - <9,)]当Ji/2+e i《e《3Ji/2-e i时〃 =~^~~^~~. 二 J——^ e为极坐标的角度值，9i为半接受角，t为极径。上述公式作为复合抛物线反射
板的设计依据。 该集热器可以根据实际应用采用竖单排结构、横单排结构或横双排结构。 为了提高集热器集热管组与外界的密封级别，所述盖板与边框装配处设有密封 条。
为了提高集热器的保温效果，所述联箱内除联集部件外的空间填充有保温材料。 所述集热管采用中温集热管这种新型的集热管，可以大幅度的提高集热效率和寿
卩卩。
为了提高阳光的透射率，所述盖板设有增透膜。
由于基于本方案的集热器工作温度相应于现有集热器有了大幅提高，其应用已经 不单单限于提供生活热水，而且其最高工作温度已经达到了发电所需的温度，大大拓展了 其应用范围。
权利要求一种中温太阳能集热器，在其边框(6)和底板为主构成的框架内设有用以联集全玻璃真空太阳集热管组、带有联集管(2)的联箱(7)，并在联箱的异侧，设有用于固定集热管(10)的尾架(9)及尾座(8)，其特征在于在所述底板上设有反射板(12)，并在集热器受光面设有与所述边框和底板将全玻璃真空太阳能集热管组封装起来的透明盖板(3)；与所述集热管相匹配的U型管(14)镀有抗氧化涂层或采用抗氧化能力强的金属。
2. 根据权利要求1所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述反射板为平面反射板 或是相应于每支集热管都具有一个条形的反射凹面的反光弧板，该反光弧板的反射光投射 在相应集热管上。
3. 根据权利要求1所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述反射板包括相应于每支集热管的反光单元，该反光单元包括通过位于相应集热管正下部的连接部连接的两个凹面部(16)。
4. 根据权利要求3所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述凹面部的截面弧线为相应集热管截面圆的渐开线或复合抛物线。
5. 根据权利要求4所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述两个弧面部在集热管上的投影面积等于所用集热管的表面积。
6. 根据权利要求5所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述反射板的开口宽度为115 145mm。
7. 根据权利要求5所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述弧面部的反射镜面为高反射镜面。
8. 根据权利要求l所述的中温太阳能集热器，其特征在于该集热器为竖单排结构、横 单排结构或横双排结构；所述盖板与边框装配处设有密封条；所述联箱内除联集部件外的 空间填充有保温材料；所述透明盖板带有增透膜。
9. 根据权利要求1所述的中温太阳能集热器，其特征在于所述集热管采用中温集热管。
专利摘要本实用新型公开了一种中温太阳能集热器。该实用新型中温太阳能集热器，在其边框和底板为主构成的框架内设有用以联集全玻璃真空太阳能集热管组、带有联集管的联箱，并在联箱的异侧，设有用于固定集热管的尾架及尾座，在所述底板上设有反射板，并在集热器受光面设有与所述边框和底板将全玻璃真空太阳能集热管组封装起来的透明盖板；与所述集热管相匹配的U型管镀有抗氧化涂层或采用抗氧化能力强的金属。基于本实用新型技术方案的中温太阳能集热器，成本低，工作温度高。
文档编号F24J2/46GK201463295SQ200920028830
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者丰中玉, 李方军, 殷志强, 申文明, 蒿云鹏, 马迎昌 申请人:山东力诺瑞特新能源有限公司