专利名称：太阳能抗冻平板集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于太阳能低温热利用领域，具体地涉及到一种具有抗冻设置的平板型太阳能集热器装置。
目前，市售的平板型太阳能集热器多不具有自我主动的抗冻能力，在冬季结冰前必须提前采取热水回灌保温、低位放水排空或压缩空气强行吹空来被动防冻。而现公知的主动抗冻技术也各自存在着较明显地缺陷，比如，双回路系统，集热器内防冻液经过热交换器再间接加热需用水，此法结构复杂，热效率反低，成本还高。还有利用弹性橡胶制造集热器集管来容纳水冻结时的部分膨胀体积和张力，但橡胶的耐候性、承压性等均很差，而以此为主件的集热器寿命自然难以长久。另外，有在金属集管上弧部径向横切开口，夹入半圆隔片后再焊复，这样集管内腔下弧部仍然是贯穿的，而上弧部却被隔成了众多各自独立的气室，当集热器充水工作时，气室会关闭留存一定量的空气而占据相应的空间，而空气是可压缩的，所以它所占据的空间也是弹性的，可塑的，并以此来有效缓解、容纳集热器内所涵水的冻结张力和膨胀体积。但是，此种集热器结构复杂，加工难度大，成本较高，更因它径向横切口较多，这会使集管轴向抗疲劳能力明显下降，久之能造成开裂脱焊等问题，使破损率增加，进而影响产品整体寿命。现行技术仅只应用于平板集热器的集管抗冻，而在实际使用中1米以上的长尺寸排管，都有被其内冰膨胀而撑断的危险，但尚无公知的解决方案。
本实用新型则不然，其目的是提供无上述缺陷的太阳能采集装置，既太阳能抗冻平板集热器。
本实用新型的目的是通过下述技术方案特征来实现的在太阳能集热器的上、中、下各集管内腔上弧部，设置安装上预制的月芽形开槽格腔衬套，使该处形成弹性空间以适应、容纳集热器的内存水在冻结成冰时所产生的相变张力和膨胀体积，使其具有冻而不裂、自我主动的抗冻能力。具体形状、构造或其结合的方案如下格腔衬套，其套外径与集管内腔呈微紧配合的贴合状态，套内间隔并规律分布有薄壁隔片而形成格间空腔，衬套的隔片数量，一般在该套对应的集管长度段上所列排管数量的三倍或五倍为佳，衬套下弧被另一轴向平行园外切挖去一条弧槽，这样衬套的横断面即呈月芽形状，并以此来适应集热器的各种倾斜角度，排除角度变化对格腔空气体积的影响。衬套的整体形状类似于一根被剖去小部分园弧壳的多节竹竿。衬套除向下的弧槽开口处外，其它地方都是密闭不通的，当集热器充水工作时，格腔会自动关闭、留存一定量的空气而占据相应的弹性空间，当水受冻结冰时所发生相变而产生的相变张力和膨胀体积，都及时被此空间吸收、释放和容纳。格腔衬套能直接适用于集热器上集管的弹性抗冻，因为它向下的弧槽开口处对应着集热器的采热排管而不阻挡上集管中的水正常流动，但是在中、下集管里它的上衬套壁却会阻挡集热器采热排管的水循环，因此，必须对其排管所对应的衬套格腔上壁局部开孔惯穿，以保证各采热排管的水能自由循环，所以，在格腔衬套的基本结构上又形成另一种开孔格腔衬套。当集热器排管遇冷冻结时，其两端由于受上、下集管热库的影响和诱导，其理想的冻结顺序应是先中间后两端，这样中间水结冰所膨胀的体积，会将两端还未冻结的水挤走，而又不产生过大的挤压应力。但当排管尺寸过长，一般在超过1米以后，因集管热库的影响和诱导力对中间段要相应减少，往往先冻结的点则不一定就在中间，这样当中间再冻结时，其相变张力和膨胀体积就无法舒张，从而使排管变形甚至胀裂。为了消除这些危害，本实用新型在长尺寸排管中增加一道或数道设有开孔格腔衬套的中集管，它将排管分割为二等份或数等份，不仅能上下衔接、加固、贯通排管，并及时就近吸收、释放、容纳排管内存水在冻结成冰时所产生的相变张力和膨胀体积。水的冻结顺序规律，总是由低温处向高温处逐渐发展的。在集管外围用弹性保温材料制成条状保温隔带，它可对集管保温，使集管内的水热涵量尽量减少损失，进而使集管迟冻、少冻甚至是不冻，而成为排管的热源，并且集管的热涵保持越大，它对排管两端的热影响距离也越远，其热诱导力也越大。这样集热芯板的冻结顺序，是先由最易受冷的带羽片的排管中间开始，而逐渐发展诱导到被保温的集管内。其整个芯板内所涵的水，在结冰时的相变张力和膨胀体积，被统一释放、吸收或容纳在格腔衬套的各格空气的弹性中。保温隔带不仅包围保温集管，而且它下连集热器保温底板，上抵支撑保护集热器玻璃盖板，把集热器整版互通的空气夹层，分隔成上高、下低不同的温度区域，以减少器内空气上下整体对流、窜热所造成的热损失，从而提高整体热效率。
由于采用上述方案，这使本实用新型具备了很多独有特征它采用廉价易制的预制格腔衬套来形成抗冻弹性空间，而却又对集管无任何创伤，使抗冻变得既简单又可靠，避免了繁杂的切口隔片所造成的成本增高而强度反差的缺陷。预制格腔衬套不仅能生产新的抗冻集热器，而且还能对已市售的无抗冻集热器进行就地直接改造提高。在长尺寸排管中增加设有开孔格腔衬套的中集管，能同竹节一样加固保护排管，避免了长尺寸排管被冰胀裂的危险。在集管外围的弹性保温隔带，它可使集管内的水迟冻、少冻甚至是不冻而改善集热芯板的抗冻能力和冻结顺序，还能支撑保护集热器玻璃盖板，并把集热器的空气夹层分隔成上高、下低不同的温度区域，以减少器内空气上下整体热对流所造成的热损失，从而提高整体热效率。
图1-1是格腔衬套的俯视图。
图1-2是格腔衬套的主视图。
图1-3是格腔衬套的左视图。
图1-4是格腔衬套的仰视图。
图2-1是开孔格腔衬套的俯视图。
图2-2是开孔格腔衬套的主视图。
图2-3是开孔格腔衬套的左视图。
图2-4是开孔格腔衬套的A-A剖视图。
图2-5是开孔格腔衬套的仰视图。
图3是开孔格腔衬套的立体局部剖视图。
图4是格腔衬套和开孔格腔衬套与集热芯板的工作示意图。
图5是太阳能抗冻平板集热器的立体局部剖视图。
图中1.隔片2.格腔3.格腔衬套壳体4.外切弧槽5.开孔格腔衬套壳体6.惯穿开孔7.开孔格腔8.上集管9.限位挡10.空气11.水或冰面12.水或冰体13.排管14.羽片15.中集管堵头16.中集管17.下集管18.弹性保温隔带19.玻璃盖板20.集热器机体。
权利要求1.一种太阳能抗冻平板集热器，由集热芯板、保温机体、透明盖板所构成，其特征在于在集热芯板上集管的内腔上弧部设置预制格腔衬套，在中、下集管的内腔上弧部设置预制开孔格腔衬套，在长尺寸排管中增加一道或数道设有开孔格腔衬套的中集管，在集管外围设置用弹性保温材料制成的条状保温隔带。
2.根据权利要求1所述的太阳能抗冻平板集热器，其特征为在上集管的内腔上弧部安装的预制格腔衬套，其套外径与集管内腔呈微紧配合的贴合状态，套内间隔并规律分布有薄壁隔片而形成格间空腔，隔片数量在衬套对应的集管长度段上所列排管数量的三倍或五倍为佳，衬套下弧被另一轴向平行园外切挖去一条弧槽，衬套的横断面呈月芽形状，当集热器内有水或冰时，格腔自动关闭留存一定量的空气。
3.根据权利要求1、2所述的太阳能抗冻平板集热器，其特征为中、下集管内腔上弧部设置预制的开孔格腔衬套，是在格腔衬套的基本结构上，对排管所对应的衬套格腔上壁局部开孔惯穿而形成的。
4.根据权利要求1所述的太阳能抗冻平板集热器，其特征为在长尺寸排管中增加一道或数道设有开孔格腔衬套的中集管，将排管分割为二等份或数等份，并上下衔接、贯通、加固排管。
5.根据权利要求1所述的太阳能抗冻平板集热器，其特征为在集管外围设置用弹性保温材料制成的条状保温隔带，它下连集热器保温底板，上抵支撑保护集热器玻璃盖板，把集热器整板互通的空气夹层，分隔成上高、下低不同的温度区域。
专利摘要太阳能抗冻平板集热器，它采用廉价易制的预制格腔衬套来预制格腔衬套不仅能生产新的抗冻集热器，在长尺寸排管中增加设有开孔格腔衬套的中集管，能同竹节一样加固保护排管，避免了长尺寸排管被冰胀裂的危险。在集管外围的弹性保温隔带，它可使集管内的水迟冻、少冻甚至是不冻而改善集热芯板的抗冻能力和冻结顺序，还能支撑保护集热器玻璃盖板，并把集热器的空气夹层分隔成上高、下低不同的温度区域，以减少器内空气上下整体热对流所造成的热损失，从而提高整体热效率。
文档编号F24J2/46GK2715060SQ20042008699
公开日2005年8月3日 申请日期2004年8月8日 优先权日2004年8月8日
发明者李恒旺 申请人:李恒旺