[发明专利]太阳能热交换面板

说明书

优先权

本申请要求由同一发明人于2011年10月3日提交的美国临时申请61/542382的优先权。

发明领域

在此说明的本发明总体上涉及一种太阳能热传递面板并且更确切地涉及一种轻质的且容易制造的聚合物或聚合物复合材料面板，该面板可以灵活地组合成不同的构型以同时加热液态流体和空气两者。

发明背景

太阳能热交换面板通常包括多个通道，一种流体、如热交换流体（例如，水）穿过该多个通道。典型地，一个热交换面板被定向成将这些通道的外表面暴露给一个热能（例如辐射热）来源（例如，太阳）。这些通道通过暴露给该热量来源而被加热，并且热能被传递给穿过这些通道内部的流体。这些被加热的流体可以直接地或间接地使用，例如用于加热另一种流体如空气或水，在此情况下该经加热的流体典型地被描述为热交换流体。

制造的成本和复杂性已经成为接受许多此类系统的一个限制因素。尤其是由金属制成的那些系统。已经提出了大量的基于塑料的系统来尝试降低这些系统的成本和重量，特别是因为希望在屋顶上放置许多这样的系统。使用塑料材料则引入了强度和刚度问题。

除此之外，许多这样的系统已经局限于液体（例如水）系统或者气体（例如空气）系统。

已经作出多种尝试来通过增大这些外部通道表面的、被暴露给辐射能量的表面积而改善太阳能热交换面板的效率。例如，已经披露了多种具有V形或三角形的外部通道表面的太阳能热交换面板。例如参见美国专利号4,290,413；4,243,020；以及4,171,694。

美国申请13/144,254描述了一种热交换面板，该热交换面板包括一个上板和一个下板以及在它们之间的一系列延伸部，从而限定了用于一种流体穿过其中的一个中空内部空间。它提供的面板可以用于太阳能加热但制造却相对困难并且没有提供能有效捕获足够太阳能的顶表面。

希望的是开发一种具有改善的效率的新型太阳能热交换面板。具体地讲，希望的是此类新开发的热交换面板提供多个因素的有利平衡和结合，这些因素包括轻的重量、最佳热传送、最佳热交换流体通过量、最小面板尺寸、加热流体和气体两者的能力、以及容易地连接这些面板的多个阵列以用于不同应用的能力。除此之外，进一步希望的是此类新开发的热交换面板本身是相对易于制造、组装和使用的。

发明概述

这些需求是通过提供一种太阳能热交换面板（10）来满足的，该太阳能热交换面板包括一个下板（320）和一个上板（310），该下板和上板一起限定了包含一种流动的热传递流体的一个内部容积。该上板（310）包括多个向上延伸部（50）（在此称作陷窝）和向下延伸部（60）（在此称作凹穴），这些向上和向下延伸部覆盖了该太阳能热传递面板的顶表面并且被配置成用于捕获太阳辐射能量。该下板（320）包括多个向上延伸的中空下板延伸部（330）。这些下板延伸部（330）是与该上板的每个向上延伸部（50）的底部中心部分对齐的并且几乎碰到。来自该上板（310）的这些向下延伸部（60）各自向下延伸并且被联接到该下板（320）的基体上。在运行中，引入该太阳能热传递面板的一端上的进口（30）中的一种热传递流体穿过这个限定的内部容积并且与从该上板向下延伸进入该太阳能热传递面板中的这些经太阳能加热的表面紧密接触。横跨该太阳能热传递面板的顶表面的一个基本上红外可透的板创造了一个顶部内部空间，该顶部内部空间封闭了一条流动空气路径，该流动空气与该下部内部空间中的封闭的热传递流体一起同时被加热。

在另一方面，该太阳能热传递面板被模制的方式为使得，这些向上延伸的中空下板延伸部（330）被模制成联接到或接合到该上板的每个向上延伸部（50）的底部中心部分。

在本披露中对表征该太阳能热传递面板的这些特征进行了描述。这些运行方面的优点以及由其使用而获得的能力将从以下详述的说明书和附图中更全面地得到了解，在附图中展示且说明了多个优选的（但非限制性的）实施例。

在此处以及权利要求书中使用的取向和位置术语如“上”、“下”、“顶”、“底”、“外”、“内”以及类似术语被用来按照附图中所定向和描绘的来对本发明进行说明。除非另外指出，否则此类术语的使用并不旨在代表对本发明范围的限制，因为本发明可以采用替代的位置和取向。

附图的简要说明

图1是一种太阳能热交换面板的代表性俯视透视图。

图2是配置成用于面板之间液体和气体两者流通的一系列图1的太阳能热交换面板的一个代表性透视图。

图3是图1的热交换面板的截面的一个代表性透视图。