专利名称：一种平板型太阳能集热器板芯及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种平板型太阳能集热器的集热板芯及其制造方法。
背景技术：
太阳能是取之不尽的能源，在地球上几乎全部的能源都来源于太阳。但是，近年来由于石油、煤炭等大量使用，传统化石能源逐渐枯竭。能源危机成为全球共同面临的问题，根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，能源危机将席卷全球。目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发太阳能技术！太阳能利用目前分光热和光伏两块，光伏的代表产品就是太阳能发电，光热主要是太阳能热水器和太阳能热发电。太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的光热转换装置，是太阳能热利用的核心部件。太阳能集热器不仅可以应用于太阳能热水器，太阳能供暖和空气能热泵热水器和太阳能热发电的重要组件。目前的太阳 能集热器只要分平板型太阳能集热器和真空管集热器，但是在早期，由于选材和设计的原因导致平板型集热器比真空管式集热器的热能转换率低，很关键原因是集热板芯器性能差造成的。近几年受到欧洲高效平板集热器技术的影响，国内平板型太阳能集热器的设计得到了一定的完善和提高，渐渐得到了市场的关注。因而，设计和生产高效平板型太阳能集热器成为太阳能设备的一个重要发展方向。目前，大部分太阳能平板集热器局限于有屋面的顶层建筑使用，在非顶层建筑中很难推广，然而大部分高层建筑均具有向阳面并具有可以安装集热器的位置！比如，如果将遮阳棚可以安装成平板式太阳能集热器，就可以达到遮阳和集热功能于一体。但是由于现有平板太阳能集热器在安全，重量，承压方面存在不足而导致难以实现！集热板芯是集热器的核心部件，其本身的结构安全性能，热转换效率基本上决定了集热器的性能，因此，要在高层建筑中推广，提高集热板芯性能的是关键！平板型太阳能集热器主要由边框、玻璃盖板、吸热板芯、保温棉、背板及其它零部件组成，现有大部分的太阳能集热板芯，其吸热板芯根据结构的不同，大体上可分为(I)管板式(2)辗压式(3)波纹板式的板芯共三类。管板式板芯是通过焊接，捆绑，紧配的工艺方法来实现，导管可以是相互平行且彼此分开的集流管与两个集流管的内腔连通的相互平行的排管组成；也可以是由一根连续折弯成蛇形的排管直接焊接在吸热板的板面上形成。所述导管整体焊接在吸热板同一侧的板面上。工作时，阳光透过透明盖板照射在表面有涂层的吸热板，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。如图6A所示(10) (11) (12)分别是集流管，排管和集热板。辗压式通过辗压的方式将导管辗压在集热板上。如图6B所示。波纹板直接采用波纹板作为集热板。如图6C所示。
平板型太阳能集热器的每个部件对集热器的热性能都会产生影响，因而，每个机构部件的设计与材料的选择是保证集热器性能的前提条件；而吸热板芯作为重要的热量转化和传递部件，其结构和性能的优劣会直接影响平板型太阳能集热器的热性能。现有平板型太阳能集热器板芯虽有改进，但多为通过焊接方法将吸热板与导热管焊接在一起，结构复杂，笨重，热阻大和制造成本闻等缺点，
比如现有专利
专利CN102393092A通过焊接方法，形成中空的盒状吸热板结构，在吸热板内形成矩形的流道。这样的板芯工艺复杂，正个板芯难以轻薄化，实施起来困难很笨重。
因此，如何改善现有平板型太阳能集热器集热板芯的导热性能和结构强度，是本领域技术人员目前急需要解决的技术问题。本发明为解决上述出现的问题提供了方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板型太阳能集热器的板芯及其制造方法。一种平板型太阳能集热器的板芯，该板芯与内埋置导管形成一体化部件。本发明的制造方法是通过热熔覆合方法，将吸热材料融化，覆合在导管两边。吸热材料与导管成一体化的平板状的吸热板芯。在材料选择上，吸热材料选择铝或者铝合金，选择铝(合金)的原因是因为铝(合金)有很好的导热性能，同时，经覆合形成的板芯可以直接通过阳极氧化的方法形成吸热涂层；导管材料则选择铜(合金)。因为铜(合金)有好的导热系数，有利于加工。同时由于铝和铜系材料热膨胀系数接近，由于铜的软化温度比率高，因此有利于通过覆合方法形成一体化部件，该一体化的集热板芯安全牢固。为了增加该板芯的强度，在覆合的时候将玻纤，碳纤维或金属丝等增强纤维埋置于板芯内以增加该板芯的强度，本发明的制造方法是通过热熔覆合方法覆合，覆合方法可以有多种方法。比如可以通过浇铸方法形成，先将导管加工成蛇型管，放置在模具内，将熔熔的铝或者铝合金浇铸在导管上浇铸而成。也可以将铜导管与片状铝金属置于模具内，将模具加热到400到700度温度，导管上下两面的片状金属开始软化直到熔熔，导管被铝或铝合金包裹形成一体化部件。区别于现有焊接而成的板芯，该制造过程没有任何焊接过程，牢固耐用，生产效率高。为了实现上述目的，本发明提供了一种板芯，用于平板型太阳能集热器，包括集热板和埋置在集热板内的导管。优选地，所述集热板材料为铝(合金)。优选地，所述导管材料是铜(合金)。优选地，所述集热板的上表面材料为阳极氧化涂层(3)优选地，所述集热板内含有玻纤，碳纤维，金属纤维的一种或几种。优选地，所述的板芯，其特征在于，所述集热板⑴的厚度为3-10mm.导管⑵内径 2---20mm,,外径 8---30mm。与现有技术相比，本发明所提供的板芯及其制造方法具有结构简单，轻，薄，牢固闻导热和加工容易和成本低等特点。
图1为本发明所示板芯的侧视图2为图1所示板芯俯视图；图3为生产该集热器板芯用的模具的俯视图；图4为是图3用的模具的侧视图；图5为板芯用的铜管形状；图6为现有的平板型集热器板芯的结构图。图7为现有的改进型的通过焊接集热器板芯的局部放大图
具体实施例方式本发明的核心是提供一种集热板芯及其制造方法。该集热板芯为内埋置导管的一体化板芯,热量从集热板传递到介质 过程中热阻极小,提高了传热性能。同时,板芯内的增强纤维增加该板芯的强度。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图1至图5，图1是本发明所提供板芯的侧视图，该板芯的铝厚度为3mm，铜导管内径8mm,夕卜径12mm。请参考图2，图2为板芯的俯视图，如果一台80L的太阳能热水器，需要集热铝板的面积为I平方米，那么吸热材料铝的体积需要除去铜管占有的体积，那么V = 100cm*100cm*0.3cm_3.14*0.4cm*0.4cm*500cm = 2700cm3
所以铝材料的重量为:W = S*H* P = 2700*2.7g/cm3 = 7.29kg 铜导管内径8mm,夕卜径12mm质量为1.2kg 集热器空板芯总质量为:7.29+1.2 = 8.49kg 铜管内水的重量:3.14*0.4*0.4*900*1 = 452g = 0.452kg 装满水的板芯重量为8.49kg+0.452kg = 8.942kg图3为生产该集热器板芯用的模具的俯视图
采用模具钢，厚度4cm.模具钢内表面被铣去3mm深的平面，如图示的(3).在被铣去内表面再统去深度为6mm,宽度14mm的弧形槽,如图(4)所示。该弧形槽为放置铜管时的位置。图4为该集热器板芯用的模具的侧视图
在模具的侧面像内钻孔(5)孔径12_，该孔为模具内置加热管位置；每根加热管的功率为500-1000W，图示(6)为埋置铜管外之接口，方便铜管与外水管连接。如果覆合方法是采用浇铸方法，那么热熔铝的工序会在另外的热熔炉实现，模具内无需钻电热丝孔。图5为该集热器板芯用的铜管形状，选用紫铜管是因为紫铜管具有良好的延展性，加工方便。铜管的形状与模具内槽的形状一样。铜管的外径至少比模具内的槽内径小4mm.这样才能保证铜管包裹的铝的厚度达到2mm.以保证该部件的强度。
如上述，将加工好的铜管，置于模具内，通过在模具内浇铸或热熔覆合，就可以生产出一体化的板芯，然后将该部件经过阳极氧化处理形成热吸收层。就可以完成板芯的制造。以上对本发明所提供的平板型太阳能集热器板芯以及其制造方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 ·
权利要求
1.一种平板型太阳能集热器板芯，用于平板型太阳能集热器，包括集热板(I)和导管(2)，其特征在于:所述导管埋置于板芯内。
2.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述集热器板芯(I)为铝或铝合金。
3.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述导管(2)为铜或铜合金。
4.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述集热板的上表面材料为阳极氧化涂层⑶。
5.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述集热板内含有玻纤，碳纤维，金属纤维的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的板芯，其特征在于，所述集热板(I)的厚度为3-10mm.导管(2)内径 2---20mm,外径 8—30mm。
7.根据权利要求1所述的板芯，所述该集热板板芯制造方法是:吸热材料和埋置导管在模具内通过热熔覆合成 型。
全文摘要
本发明公开了一种平板型太阳能集热器板芯及其制造方法，属于太阳能领域，该集热板芯由铝或者铝合金构成与板芯内埋置的导管组成，导管用作传热介质的通道。本发明专利的制造方法是将吸热金属材料与内埋导管置于模具内通过热熔覆合成为一体化部件。相对现有的焊接方法制造的焊接板芯，该集热器板芯具有制造简单，重量轻，牢固，可承压和使用寿命长等优点。
文档编号B22D19/00GK103216959SQ20131012782
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者严光能, 吴景华, 庄运明, 杨保证 申请人:严光能