一种双凹蜂窝洞穴中空结构太阳能集热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能技术领域，尤其涉及一种双凹蜂窝洞穴中空结构太阳能集热器。
【背景技术】
[0002]太阳能集热器通过吸热层对太阳光的光辐射能量进行吸收，并利用温室效应原理将太阳能转化为热能。太阳能集热器虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的。
[0003]现有的太阳能集热器主要以平板式太阳能集热器为主，主要包括壳体、透明盖板、导热板和保温层组成，在导热板上涂有吸热层，导热板为一平板。这种集热器，由于其导热板为平板结构，容易导致光线反射，吸热层对太阳光的辐射能量的吸收效率不高；同时，平板状的结构导致吸热层与太阳光的接触面积较小，不利于对太阳光辐射能的吸收。
[0004]因而，改进太阳能集热器的表面结构，使得其对太阳光的光辐射能的吸收能力提高，对太阳能集热器的优化具有重要意义。关于选用何种几何形状作为太阳能集热器的表面结构，专利发明者查阅了大量资料，做了大量的研宄和分析。大自然中蜜蜂的蜂巢引起了发明者的兴趣，通过对蜂巢的仔细观察和研宄发现蜜蜂的蜂房由无数个大小相同的房孔组成，房孔都是正六角形，每个房孔被其他房孔包围，构造非常精巧，这样的结构最大程度地加大了空间，同时增强了立体结构的坚固性和稳定性，非常适合作为太阳能集热器的表面结构，在相同的面积上最大程度地吸收太阳光。
【发明内容】
[0005]为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种能够高效吸收太阳能的双凹蜂窝洞穴中空结构太阳能集热器。
[0006]为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案:
一种双凹蜂窝洞穴中空结构太阳能集热器，包括集热器板芯、透光盖板、保温层和边框；所述集热器板芯的底部嵌设在保温层内，透光盖板覆盖在集热器板芯的上表面上，在保温层的底部设置有背板，所述集热器板芯、透光盖板、保温层和背板的周边被限制在边框内；所述集热器板芯由向阳面板和承接面板两部分构成，向阳面板和承接面板之间平滑联接并在周缘处密封从而在两者之间形成中空夹层，所述向阳面板是一块由多个凹形蜂窝构成的蜂窝面板；所述集热器板芯上设有进水口和出水口。采用蜂窝洞穴设计，使太阳能集热器的有效光照面积提高1.8倍以上，提高了吸收太阳光辐射的能力；太阳光照射在凹形蜂窝的内壁，经内壁多次吸收、反射、吸收，使太阳光辐射能几乎全部被吸收。
[0007]作为优选，所述凹形蜂窝的上部分呈凹形六角锥形，下半部分呈半球形。
[0008]作为优选，所述承接面板是一块由多个碗形蜂窝构成的蜂窝面板，承接面板上的碗
形蜂窝与向阳面板上的凹形蜂窝的下半部分形状吻合并并通过点焊使两者之间一一固定配合。本发明集热器板芯的四周和每个对应凹穴底部是用热熔焊接连在一起，保证集热器板芯的密封性和中空内腔的承压强度，保证集热器板芯能承受0.3Mpa的承压试验。
[0009]作为优选，所述中空夹层的间隙保持在I?3mm之间。采用双凹形蜂窝洞穴的吻合设计，使中空夹层内腔只有1_3_的间隙，这种设计使中空内腔的容积最小化，在腔内的流体介质能全面从间隙中以水帘的形式自下而上流过中空夹层，这一独特的设计能有效减少介质的容量，并大大提高热交换频次，提高集热器的热效率，同时使这种集热器能用于防冻介质的阳台壁挂太阳能热水器。
[0010]作为优选，所述承接面板的背部设有备用进水口和备用出水口，备用进水口和备用出水口分别连有水管，水管穿透背板和保温层从而与外界连通。设置备用进水口和备用出水口，使得在进水口或出水口堵塞或损坏时，备用进水口和备用出水口可以代替使用，不影响太阳能集热器的功能。
[0011]作为优选，所述水管与进水口、出水口备用进水口和备用出水口之间通过接头连接。
[0012]作为优选，所述集热器板芯采用易于热成形和热熔焊的黑色高分子材料制成。
[0013]作为优选，所述集热器板芯采用HDPE制成。选用HDPE (高密度聚乙烯)作为本发明集热器板芯材料，除了其易于吸塑成型和热熔焊接性能外，HDPE还具有自润滑性、摩擦系数最小，中空内壁抗腐蚀、抗磨损，不结垢，流动阻力小，可长期保持中空容器中介质流速不变。HDPE的使用温度可达100°C，经我们试验，本集热器板芯在夏日40°C高温的烈日下暴晒3-4小时，集热器板芯的最高温度到75°C时达到热平衡，板芯材料温度不会升高。
[0014]作为优选，所述集热器板芯采用双面吸塑，四周热熔焊接，内部多点焊接制作而成。集热器板芯的四周和每个对应凹穴底部是用热熔焊接连在一起，保证集热器板芯的密封性和中空内腔的承压强度。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.采用蜂窝洞穴设计，使太阳能集热器的有效光照面积提高1.8倍以上，提高了吸收太阳光辐射的能力；太阳光照射在凹形蜂窝的内壁，经内壁多次吸收、反射、吸收，使太阳光辐射能几乎全部被吸收。
[0016]2.本发明集热器板芯的四周和每个对应凹穴底部是用热熔焊接连在一起，保证集热器板芯的密封性和中空内腔的承压强度，保证集热器板芯能承受0.3Mpa的承压试验。
[0017]3.采用双凹形蜂窝洞穴的吻合设计，使中空夹层内腔只有l_3mm的间隙，这种设计使中空内腔的容积最小化，在腔内的流体介质能全面从间隙中以水帘的形式自下而上流过中空夹层，这一独特的设计能有效减少介质的容量，并大大提高热交换频次，提高集热器的热效率，同时使这种集热器能用于走防冻介质的阳台壁挂太阳能热水器。
[0018]4.本发明采用双面吸塑并即时热熔焊接的一次成型方法制造集热器板芯，工艺划一，产品质量稳定一致，适宜于大批量生产，原材料和关键制造设备能立足国内解决，生产过程和使用过程没有环境污染。
[0019]5.设置备用进水口和备用出水口，使得在进水口或出水口堵塞或损坏时，备用进水口和备用出水口可以代替使用，不影响太阳能集热器的功能。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例正面的结构示意图。
[0021]图2是本发明实施例背面的结构示意图。
[0022]图3是实施例中集热器板芯向阳面板的结构示意图。
[0023]图4是实施例中集热器板芯承接面板的结构示意图。
[0024]图5是实施例中进水口附近的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0026]如图1?图5所示的一种双凹蜂窝洞穴中空结构太阳能集热器，包括集热器板芯1、透光盖板2、保温层3和边框4 ;所述集热器板芯I的底部嵌设在保温层3内，透光盖板2覆盖在集热器板芯I的上表面上，在保温层3的底部设置有背板5，所述集热器板芯1、透光盖板2、保温层3和背板5的周边被限制在边框4内，在透光盖板2、集热器板芯I和边框4之间，在其连接处通过密封胶条15完成固定及密封；所述集热器板芯I由向阳面板6和承接面板7两部分构成，向阳面板6和承接面板7之间平滑联接并在周缘处密封从而在两者之间形成中空夹层8，所述向阳面板6是一块由多个凹形蜂窝9构成的蜂窝面板，所述凹形蜂窝9的上部分呈凹形六角锥形，下半部分呈半球形，凹形蜂窝9的深度以既能充分吸收太阳能光照，又有合理的长径比，便于塑料热成形。经多次试验选用洞穴开口孔径为60_，深度为45mm。所述承接面板7是一块由多个碗形蜂窝12构成的蜂窝面板，承接面板7上的碗形蜂窝12与向阳面板6上的凹形蜂窝9的下半部分形状吻合并并通过点焊使两者之间——固定配合。在承接面板7的背部开设有进水口 10和出水口 11，进水口 10和出水口 11分别连有水管16，水管16穿透背板5和保温层3从而与进水口 10和出水口 11连接。本发明采用蜂窝洞穴设计，使太阳能集热器的有效光照面积提高1.8倍以上，提高了吸收太阳光辐射的能力；太阳光照射在凹形蜂窝的内壁，