[发明专利]一种低成本智能防过热塑料平板太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明涉及平板太阳能集热器，具体是指一种低成本、轻巧型、可智能调节、放冻、防空晒过热造成系统受损的塑料平板太阳能集热器，属于太阳能技术领域。

背景技术

众所周知，能源问题是当今世界面临的最突出问题之一，而太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能光热转换是目前世界范围内太阳能利用的一种最普及、最主要的形式，其中最具代表性的就是太阳能热水器。我国已成为世界上生产太阳能热水器最多的国家，同时也拥有世界上最大的太阳能热水器市场。

已经大量应用的太阳能集热器主要有真空管式太阳能集热器和平板式太阳能集热器，其中真空管式太阳能集热器目前仍然占国内85%以上的集热器市场，而在国外，则恰恰相反，平板集热器已经占到集热器市场90%以上的份额。究其原因，主要还是在于目前国内的平板集热器成本仍然过高，与已经很成熟的真空管式太阳能集热器相比，价格上存在很大劣势，因此在国内市场上反而不如低成本的管式集热器更受青睐。

然而，随着国内城市化进程的加快，别墅、高层和小高层的崛起留给真空管集热器的机会越来越少，热水工程的不断发展也要求普及平板太阳能。借鉴国外经验，要有效地解决好太阳能与建筑一体化问题，平板太阳能应该是首选。而且平板式太阳能集热器的日平均效率比真空管式太阳能集热器要高，同时其承压能力强、吸热面积大。由于平板太阳能热水器与储水箱分离，与建筑结合更灵活、更完美，容易实现与建筑一体化，替代屋顶面板、墙板等，也同时节约了相应建筑材料费用，从而平板太阳能集热器应用于大型工程更有优势。因此，从太阳能集能器的发展趋势来看，平板式太阳能热水器具有巨大的发展潜力，

平板集热器成本过高的主要原因在于目前的平板集热器大多采用价格高昂的铜板或铝板材料，而且大都需要采用超声波点焊或高频焊接将金属水管焊接到集热器板材上，从而造成成本进一步地提升。

此外，目前的平板集热器盖板玻璃与吸收板芯之间直接是大气互通，这样就不可避免有对流导热，从而在整块盖板上大面积散热，保温性能较差，造成集热器热集热效率的下降。同时，不同于真空管集热器，目前常见的平板集热器本身并不具备防冻功能，严寒的冬天使用时易造成集热器中水的冻结，不仅影响了集热器的正常运转，而且一旦水管中结冰极易导致集热管的胀裂。

由于平板集热器本身并不具备智能防冻防过热特性，因此，目前平板集热器太阳能系统通常采用真空电磁阀抽空输水管道、恒温循环泵定温循环管箱水源或采用防回流排空装置等防冻保温措施。在我国北方及其他冬天较寒冷的国家和地区，为保障在气温低于0℃以下时热水器正常使用，通常采取对输水管道配备电伴热带通电保温、装用真空电磁阀抽空输水管道、采用恒温循环泵定温循环管箱水源或采用防回流排空装置等防冻保温措施，否则太阳能热水器将“冬眠”无法使用。这些借助外力对输水管路“防冻”成为现阶段平板太阳能热水器必不可少的辅助配置，但这一方面造成了系统的复杂化和维护的困难化，另一方面更重要的是又造成了成本的进一步增加。而在炎热的夏天，目前的平板集热器结构万一遇到停水的状况，会使得集热器处于空晒状态，造成集热器系统过热，一些零部件受损，严重缩短了集热器的使用寿命。

发明内容

针对现有平板太阳能集热器技术和产品的不足，本发明公开了一种低成本智能防过热塑料平板太阳能集热器，具体是指一种盖板与吸热板芯之间采用了智能可控的中空结构的低热损失、可防止空晒造成系统过热的低成本、轻巧型塑料平板太阳能集热器。

为了提高太阳能集热器的效率，有效的办法是在保持最大限度地采集太阳能的同时尽可能减小其对流和辐射热损失。而在空晒造成系统过热时，为了降低系统温度，有效的办法是增加系统与外界环境的热对流。

因此，本发明提出一种采用集热板与水管一体化的带管道的耐高温导热塑料基板替代了传统平板集热器使用的金属基板与金属管道，既降低了集热器的成本、减轻了重量，又增大了吸热板芯与工作介质流体的接触面积。同时，塑料伸缩性好，不存在夏天炸管，冬天冻裂等问题，提高了集热器安全系数。更重要的是，本发明的集热器在透明盖板和吸热板芯之间采用了中空设计，可实现智能抽空或充气，抽真空时可以显著降低集热器上表面的热损失，提高集热效率；充气时可以迅速降低集热器温度，防止因突然停水引起集热器空烧造成的损伤甚至损坏，该功能可以通过设置使用温度范围来实现，起到智能调节与自动保护的作用。

本发明的平板太阳能集热器具体结构见附图1。