[实用新型]太阳能平板式热水器铝质黑体集热面板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能“平板式”热水器的集热面板，特别是一种能明显提高“平板式”热水器的集热效能，且能大幅度降低集热面板的材料成本，属于太阳能运用领域。 

背景技术

现有技术的太阳能“平板式”热水器的有效集热面积为0.96m×1.94m(平板面积1M×2M)，有效面积利用率达93％，玻板的透射比α为93％，集热面板的辐射吸收比α为88％，则理论可达的最大能效为93％×93％×88％＝76％。而太阳能“真空玻璃集热管”热水器理论可达的最大能效仅有55％，扣除管内留存热水能量，实际33.5％，但“平板式”的冬季热效却不如后者。特别是由于“平板式”热水器的保温性差，导致冬季热效低，以至在长江中下游地区，冬季都不能提供足够温度的洗浴用水。原因除保温性能差外，还在于其集热面板的热传递速率q偏低，导致面板收集的辐射能量不能及时导出，被白白浪费掉。且面板的辐射吸收比α相比“真空玻璃集热管”的金属吸热涂层的α值仍不够高，尚有较大的改善余地。 

太阳能“平板式”热水器的集热面板采用0.25mm厚的整张铜质面板接在铜质导热铜管上，导热铜管与下端进水、上端出水管道成“工”字型排列焊接连通，面板0.96m的宽度上(集热器1M×2M)均布8根导热铜管，用于携带走面板收集的太阳辐射能量。“平板式”热水器的集热面板的另一种安装方式为：用“水铜热管”替代导热铜管，以获得更好的传热效能。以北纬32°冬季太阳平均辐照功率750W/M²计，平均每管所占1/2面积的辐照功率为86W。虽铜的导热系数高，但由于传热面的截面积仅达(0.000485M²)、平均传热距离为(0.026M)，导致面板收集的能量不能及时传导出去，使面板温度升高。根据热传导的传递速率q的公式计算，其q比面板的平均温度与传热介质间的温度差q/T值仅达7.2W/℃，面板的平均温度比吸热管道内的传热介质高出11.94℃，而最远点即两管间的中间点(0.052M)的温度将更高。 

因“平板式”热水器的保温性差，导致热水器面板温度与环境温度之间的差值不大，当面板温度与环境温度间的温度差达到该差值时，即达到基本平衡稳定状态。所以在太阳辐照强度和环境温度不变的条件下，热水器储水的最高水温不会随太阳辐照时间的增加而发生变化，也不会随集热面板的面积增加而升高。这也是平板式热水器冬季不能提供足够温度的洗浴用水的原因之所在。 

通过增加面板的厚度可提高热传递速率，降低面板温度，减小集热面板与储水间的温度差，则在上述环境温度不变的条件下提高了热水器内的水温。对于100升的太阳能热水器，集热面板温度每降低一度，则水温就升高一度，既可多获得418.2KJ的热量。同样，提高面板的辐射吸收比α，相当于增加了太阳辐照强度，集热面板温度将升高，则储水温度也得以提高。 

如将集热面板厚度由现0.25mm增加到0.8mm，将使面板的q/T值达23.6W/℃，可使面板的平均温度与导热铜管内的传热介质的温度差由11.94℃降到3.65℃。但因太阳能“平板式”热水器是现有家用太阳能热水器包括其他类热水器中成本和售价均最高的产品，且成倍高出。又因铜材价值高，单位密度大，集热面板在其成本中占有较大比重，将厚度增加到0.75mm，仅面板材料成本将增加3倍达千元，而增加导热铜管数量将增加面板与导热铜管的焊接量，增加导热铜管的两端与进、出水铜管成“丁”字型管道接头焊接量，且材料成本仍将增加。同时要将厚度很薄的铜质面板加工处理成所谓黑体表面，以提高辐射吸收比α，也存在较大的工艺难度，这也是目前面板辐射吸收比α比较低的原因。 

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述太阳能“平板式”热水器的不足之处，设计一种能较大幅度提高“平板式”热水器的热效，特别是冬季热效，减少冬季耗能，具有太阳辐射吸收比α高，热传递速率快，结构合理，工艺简单、成本低、安装使用方便，易于大批量生产的高可靠度的太阳能平板式热水器铝质黑体集热面板。 

本实用新型的太阳能平板式热水器铝质黑体集热面板，结构主要包括铝质面板、进水铜管、导热铜管、出水铜管，所述铝质面板安装在导热铜管上，所述导热铜管的两端分别与进水铜管和出水铜管成“丁”字型接头焊接。 

所述铝质面板与导热铜管的安装选用导热铜管装入铝质面板的槽道中卡合挤压固定、或选用焊接夹紧固定。 

所述选用焊接夹紧固定的铝质面板下设有铝质夹板，所述导热铜管置于铝质面板与铝质夹板之间夹紧焊接。所述铝质夹板选用分体式结构，或选用整体式结构。