專利名稱：太陽能抗凍平板集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能低溫熱利用領域，具體地涉及到一種具有抗凍設置的平板型太陽能集熱器裝置。
目前，市售的平板型太陽能集熱器多不具有自我主動的抗凍能力，在冬季結冰前必須提前采取熱水回灌保溫、低位放水排空或壓縮空氣強行吹空來被動防凍。而現公知的主動抗凍技術也各自存在著較明顯地缺陷，比如，雙回路系統，集熱器內防凍液經過熱交換器再間接加熱需用水，此法結構復雜，熱效率反低，成本還高。還有利用彈性橡膠制造集熱器集管來容納水凍結時的部分膨脹體積和張力，但橡膠的耐候性、承壓性等均很差，而以此為主件的集熱器壽命自然難以長久。另外，有在金屬集管上弧部徑向橫切開口，夾入半圓隔片后再焊復，這樣集管內腔下弧部仍然是貫穿的，而上弧部卻被隔成了眾多各自獨立的氣室，當集熱器充水工作時，氣室會關閉留存一定量的空氣而占據相應的空間，而空氣是可壓縮的，所以它所占據的空間也是彈性的，可塑的，并以此來有效緩解、容納集熱器內所涵水的凍結張力和膨脹體積。但是，此種集熱器結構復雜，加工難度大，成本較高，更因它徑向橫切口較多，這會使集管軸向抗疲勞能力明顯下降，久之能造成開裂脫焊等問題，使破損率增加，進而影響產品整體壽命。現行技術僅只應用于平板集熱器的集管抗凍，而在實際使用中1米以上的長尺寸排管，都有被其內冰膨脹而撐斷的危險，但尚無公知的解決方案。
本實用新型則不然，其目的是提供無上述缺陷的太陽能采集裝置，既太陽能抗凍平板集熱器。
本實用新型的目的是通過下述技術方案特征來實現的在太陽能集熱器的上、中、下各集管內腔上弧部，設置安裝上預制的月芽形開槽格腔襯套，使該處形成彈性空間以適應、容納集熱器的內存水在凍結成冰時所產生的相變張力和膨脹體積，使其具有凍而不裂、自我主動的抗凍能力。具體形狀、構造或其結合的方案如下格腔襯套，其套外徑與集管內腔呈微緊配合的貼合狀態，套內間隔并規律分布有薄壁隔片而形成格間空腔，襯套的隔片數量，一般在該套對應的集管長度段上所列排管數量的三倍或五倍為佳，襯套下弧被另一軸向平行園外切挖去一條弧槽，這樣襯套的橫斷面即呈月芽形狀，并以此來適應集熱器的各種傾斜角度，排除角度變化對格腔空氣體積的影響。襯套的整體形狀類似于一根被剖去小部分園弧殼的多節竹竿。襯套除向下的弧槽開口處外，其它地方都是密閉不通的，當集熱器充水工作時，格腔會自動關閉、留存一定量的空氣而占據相應的彈性空間，當水受凍結冰時所發生相變而產生的相變張力和膨脹體積，都及時被此空間吸收、釋放和容納。格腔襯套能直接適用于集熱器上集管的彈性抗凍，因為它向下的弧槽開口處對應著集熱器的采熱排管而不阻擋上集管中的水正常流動，但是在中、下集管里它的上襯套壁卻會阻擋集熱器采熱排管的水循環，因此，必須對其排管所對應的襯套格腔上壁局部開孔慣穿，以保證各采熱排管的水能自由循環，所以，在格腔襯套的基本結構上又形成另一種開孔格腔襯套。當集熱器排管遇冷凍結時，其兩端由于受上、下集管熱庫的影響和誘導，其理想的凍結順序應是先中間后兩端，這樣中間水結冰所膨脹的體積，會將兩端還未凍結的水擠走，而又不產生過大的擠壓應力。但當排管尺寸過長，一般在超過1米以后，因集管熱庫的影響和誘導力對中間段要相應減少，往往先凍結的點則不一定就在中間，這樣當中間再凍結時，其相變張力和膨脹體積就無法舒張，從而使排管變形甚至脹裂。為了消除這些危害，本實用新型在長尺寸排管中增加一道或數道設有開孔格腔襯套的中集管，它將排管分割為二等份或數等份，不僅能上下銜接、加固、貫通排管，并及時就近吸收、釋放、容納排管內存水在凍結成冰時所產生的相變張力和膨脹體積。水的凍結順序規律，總是由低溫處向高溫處逐漸發展的。在集管外圍用彈性保溫材料制成條狀保溫隔帶，它可對集管保溫，使集管內的水熱涵量盡量減少損失，進而使集管遲凍、少凍甚至是不凍，而成為排管的熱源，并且集管的熱涵保持越大，它對排管兩端的熱影響距離也越遠，其熱誘導力也越大。這樣集熱芯板的凍結順序，是先由最易受冷的帶羽片的排管中間開始，而逐漸發展誘導到被保溫的集管內。其整個芯板內所涵的水，在結冰時的相變張力和膨脹體積，被統一釋放、吸收或容納在格腔襯套的各格空氣的彈性中。保溫隔帶不僅包圍保溫集管，而且它下連集熱器保溫底板，上抵支撐保護集熱器玻璃蓋板，把集熱器整版互通的空氣夾層，分隔成上高、下低不同的溫度區域，以減少器內空氣上下整體對流、竄熱所造成的熱損失，從而提高整體熱效率。
由于采用上述方案，這使本實用新型具備了很多獨有特征它采用廉價易制的預制格腔襯套來形成抗凍彈性空間，而卻又對集管無任何創傷，使抗凍變得既簡單又可靠，避免了繁雜的切口隔片所造成的成本增高而強度反差的缺陷。預制格腔襯套不僅能生產新的抗凍集熱器，而且還能對已市售的無抗凍集熱器進行就地直接改造提高。在長尺寸排管中增加設有開孔格腔襯套的中集管，能同竹節一樣加固保護排管，避免了長尺寸排管被冰脹裂的危險。在集管外圍的彈性保溫隔帶，它可使集管內的水遲凍、少凍甚至是不凍而改善集熱芯板的抗凍能力和凍結順序，還能支撐保護集熱器玻璃蓋板，并把集熱器的空氣夾層分隔成上高、下低不同的溫度區域，以減少器內空氣上下整體熱對流所造成的熱損失，從而提高整體熱效率。
圖1-1是格腔襯套的俯視圖。
圖1-2是格腔襯套的主視圖。
圖1-3是格腔襯套的左視圖。
圖1-4是格腔襯套的仰視圖。
圖2-1是開孔格腔襯套的俯視圖。
圖2-2是開孔格腔襯套的主視圖。
圖2-3是開孔格腔襯套的左視圖。
圖2-4是開孔格腔襯套的A-A剖視圖。
圖2-5是開孔格腔襯套的仰視圖。
圖3是開孔格腔襯套的立體局部剖視圖。
圖4是格腔襯套和開孔格腔襯套與集熱芯板的工作示意圖。
圖5是太陽能抗凍平板集熱器的立體局部剖視圖。
圖中1.隔片2.格腔3.格腔襯套殼體4.外切弧槽5.開孔格腔襯套殼體6.慣穿開孔7.開孔格腔8.上集管9.限位擋10.空氣11.水或冰面12.水或冰體13.排管14.羽片15.中集管堵頭16.中集管17.下集管18.彈性保溫隔帶19.玻璃蓋板20.集熱器機體。
權利要求1.一種太陽能抗凍平板集熱器，由集熱芯板、保溫機體、透明蓋板所構成，其特征在于在集熱芯板上集管的內腔上弧部設置預制格腔襯套，在中、下集管的內腔上弧部設置預制開孔格腔襯套，在長尺寸排管中增加一道或數道設有開孔格腔襯套的中集管，在集管外圍設置用彈性保溫材料制成的條狀保溫隔帶。
2.根據權利要求1所述的太陽能抗凍平板集熱器，其特征為在上集管的內腔上弧部安裝的預制格腔襯套，其套外徑與集管內腔呈微緊配合的貼合狀態，套內間隔并規律分布有薄壁隔片而形成格間空腔，隔片數量在襯套對應的集管長度段上所列排管數量的三倍或五倍為佳，襯套下弧被另一軸向平行園外切挖去一條弧槽，襯套的橫斷面呈月芽形狀，當集熱器內有水或冰時，格腔自動關閉留存一定量的空氣。
3.根據權利要求1、2所述的太陽能抗凍平板集熱器，其特征為中、下集管內腔上弧部設置預制的開孔格腔襯套，是在格腔襯套的基本結構上，對排管所對應的襯套格腔上壁局部開孔慣穿而形成的。
4.根據權利要求1所述的太陽能抗凍平板集熱器，其特征為在長尺寸排管中增加一道或數道設有開孔格腔襯套的中集管，將排管分割為二等份或數等份，并上下銜接、貫通、加固排管。
5.根據權利要求1所述的太陽能抗凍平板集熱器，其特征為在集管外圍設置用彈性保溫材料制成的條狀保溫隔帶，它下連集熱器保溫底板，上抵支撐保護集熱器玻璃蓋板，把集熱器整板互通的空氣夾層，分隔成上高、下低不同的溫度區域。
專利摘要太陽能抗凍平板集熱器，它采用廉價易制的預制格腔襯套來預制格腔襯套不僅能生產新的抗凍集熱器，在長尺寸排管中增加設有開孔格腔襯套的中集管，能同竹節一樣加固保護排管，避免了長尺寸排管被冰脹裂的危險。在集管外圍的彈性保溫隔帶，它可使集管內的水遲凍、少凍甚至是不凍而改善集熱芯板的抗凍能力和凍結順序，還能支撐保護集熱器玻璃蓋板，并把集熱器的空氣夾層分隔成上高、下低不同的溫度區域，以減少器內空氣上下整體熱對流所造成的熱損失，從而提高整體熱效率。
文檔編號F24J2/46GK2715060SQ20042008699
公開日2005年8月3日 申請日期2004年8月8日 優先權日2004年8月8日
發明者李恒旺 申請人:李恒旺