專利名稱：蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱器，特別涉及一種蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能 鋁熱管集熱器。
背景技術(shù)：
對于太陽能熱水器以及太陽能熱水系統(tǒng)來說，目前的熱管真空管式太陽能集熱器 一般存在以下問題由于嚴寒地區(qū)的氣溫可達零下數(shù)十攝氏度，因此在這些地區(qū)使用常規(guī)的太陽能熱 管集熱器時，很容易使熱管內(nèi)部的工質(zhì)結(jié)冰，從而引起熱管管殼的破裂或?qū)е聼峁艿氖А?人們提出了各類方案解決這一問題，但大部分收效甚微。如采用蓄熱介質(zhì)的熱管太陽能集 熱器等，由于蓄熱介質(zhì)本身的導熱系數(shù)較小，因此采用光管作為作為熱管基材的集熱器具 有較大的傳熱熱阻。這樣就對集熱器的總傳熱性能產(chǎn)生了明顯的影響。而在常規(guī)銅質(zhì)熱管 上加裝翅片的成本又比較高，使得這種方案的推廣陷入困境。另外，由于常規(guī)的太陽能熱管集熱器橫截面皆為圓形，因此其受光面積存在既定 的限制，且吸熱面上太陽光入射角較大直接影響了太陽輻射的吸收效果，這也在一定程度 上限制了其吸熱傳熱性能的提升。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計一種蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能 鋁熱管集熱器。本實用新型的技術(shù)方案是蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器，外玻璃管與內(nèi)玻璃管之間抽成真 空，鋁熱管插入內(nèi)玻璃管中，內(nèi)玻璃管與鋁熱管之間充有蓄熱介質(zhì)，內(nèi)玻璃管開口處與鋁熱 管之間采用橡皮塞密封，其主要技術(shù)特征在于所述外玻璃管、內(nèi)玻璃管以及鋁熱管橫截面 均為橢圓形，且同心同軸布置，所述鋁熱管外壁設(shè)有鋁翅片，所述鋁翅片的表面與蓄熱介質(zhì) 緊密接觸。本實用新型提出的方案與其他技術(shù)相比具有非常明顯的優(yōu)點1.采用橢圓形的結(jié)構(gòu)，使得整個集熱器比其他結(jié)構(gòu)的集熱器具有更大的吸熱面積 和更小的太陽入射角，從而實現(xiàn)集熱效果的增強。2.采用鋁作為熱管及翅片的材料，使得熱管與翅片的連接可以直接由鋁型材擠壓 而成，不但工藝簡單，而且成本低廉。同時，整個集熱器的重量比基于銅熱管的集熱器更低， 為安裝于各類屋頂結(jié)構(gòu)提供了方便。3.由于蓄熱介質(zhì)一般導熱系數(shù)較小，而鋁熱管外壁的翅片則可以實現(xiàn)將蓄熱介質(zhì) 的熱能高效地傳遞給熱管管壁，即減小了整個集熱器的傳熱熱阻。另外，熱管內(nèi)壁的軸向梯 形溝槽則進一步提高了熱管本身的傳熱性能，進一步減小整個集熱器的傳熱熱阻。4.鋁熱管內(nèi)工質(zhì)最低工作溫度可達-90°C，使得該集熱器具有良好的抗凍性能。[0013]本實用新型實現(xiàn)的最終效果是一方面，通過橢圓形熱管的引入，避開了以往技術(shù) 中傳熱元件重量大，吸熱面積小等問題；另一方面，通過熱管外壁鋁翅片和內(nèi)壁梯形槽道的 同時設(shè)置，大幅降低了整個集熱器的傳熱熱阻，為集熱器的最終輸出溫度提供了保證。另 外，還具有可用于-90°C的嚴寒地帶、密封可靠、延展性好、強度高、重量輕、造價低廉等特 點ο

圖1——本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2——本實用新型的橫截面圖。
具體實施方式
本實用新型的設(shè)計要點和原理在于在工作時由內(nèi)玻璃管外壁吸收太陽輻射并轉(zhuǎn) 換成熱能，進而通過內(nèi)玻璃管壁面的導熱將熱量傳遞給蓄熱介質(zhì)，蓄熱介質(zhì)吸熱后由固態(tài) 變成液態(tài)之后熱量傳遞給鋁熱管管壁和鋁翅片，最后通過熱管內(nèi)部的相變傳熱將熱量傳遞 給水從而實現(xiàn)水的加熱。當太陽輻射減弱或沒有太陽輻射時，蓄熱介質(zhì)則將自身所帶熱能 傳遞給鋁熱管外壁及鋁翅片，自身則由液態(tài)變成固態(tài)，從而實現(xiàn)了蓄熱介質(zhì)的相變蓄熱功 能。如圖1所示本實用新型包括外玻璃管1，內(nèi)玻璃管3，鋁熱管6，鋁翅片5，蓄熱介質(zhì)4，橡皮塞 14，冷端翅片11。其中，外玻璃管1和內(nèi)玻璃管3在開口處相互封接，其夾層之間抽成真空； 內(nèi)玻璃管3的外壁覆有選擇性吸收涂層2，用以吸收太陽輻射能；鋁熱管6置于內(nèi)玻璃管3 的內(nèi)部并且與內(nèi)玻璃管3同軸布置，鋁熱管6外壁與內(nèi)玻璃管3內(nèi)壁之間充裝蓄熱介質(zhì)4。結(jié)合圖1和圖2說明本實用新型在工作時，太陽光透過外玻璃管1照射到內(nèi)玻璃管3的外壁面，通過內(nèi) 玻璃管3外壁面所涂覆的選擇性吸收涂層2將輻射能吸收，從而使得內(nèi)玻璃管3外壁面溫 度升高，再依次通過內(nèi)玻璃管3的管壁、蓄熱介質(zhì)4、鋁熱管6的管壁的導熱將熱量傳遞至鋁 熱管6的內(nèi)部，使得鋁熱管6正常工作，鋁熱管6內(nèi)部的工質(zhì)8吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽9并由吸 熱的一端流向另一端，最終在另一端冷凝，從而以相變換熱的方式將熱量傳遞給聯(lián)箱13內(nèi) 的水12 ；當集熱器吸收太陽輻射時，蓄熱介質(zhì)4首先會吸熱并發(fā)生相變，從固態(tài)變成液態(tài)， 熱量則通過鋁熱管6的管壁和擠壓成型的鋁翅片5同時傳遞給鋁熱管6內(nèi)部，因此，鋁翅片 5具有降低集熱器總熱阻的作用；鋁熱管6內(nèi)部設(shè)有軸向梯形槽道7，可以顯著提高鋁熱管 6的傳熱性能。當太陽輻射減弱到一定程度時，蓄熱介質(zhì)4便開始向鋁熱管6放熱，將大量潛熱傳 遞給鋁熱管6的同時，自身變成固態(tài)，完成了其蓄熱功能；這一蓄熱功能可以使得整個集熱 器具有更強的緩沖能力；同時，鋁熱管6內(nèi)部的工質(zhì)8采用丙酮，其基本物理性質(zhì)決定了熱 管的最低工作溫度可達_94°C，這就使得本實施例在嚴寒地區(qū)運行時具有良好的抗凍能力。從圖2可以看出，本實用新型的橫截面為橢圓形，這樣在一定程度上提高了集熱 器的吸熱面積，并降低了太陽入射角，增強了太陽輻射的吸收效果。另外，由于本集熱器的 核心元件為鋁熱管6，因此其翅片的加工更為簡單廉價，重量比銅熱管集熱器要輕，更適宜于安裝在各類屋頂結(jié)構(gòu)上。 除采用上述實施方式外，本實用新型還可有其他類似實施方式。
權(quán)利要求蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器，外玻璃管與內(nèi)玻璃管之間抽成真空，鋁熱管插入內(nèi)玻璃管中，內(nèi)玻璃管與鋁熱管之間充有蓄熱介質(zhì)，內(nèi)玻璃管開口處與鋁熱管之間采用橡皮塞密封，其特征在于所述外玻璃管、內(nèi)玻璃管以及鋁熱管橫截面均為橢圓形，且同心同軸布置，所述鋁熱管外壁設(shè)有鋁翅片，所述鋁翅片的表面與蓄熱介質(zhì)緊密接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器，其特征在于所 述鋁熱管內(nèi)壁開有軸向梯形溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器，其特征在于所 述鋁熱管內(nèi)部工質(zhì)為丙酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器，其特征在于集 熱器橫截面為橢圓形。
專利摘要本實用新型涉及一種蓄熱式橢圓形防凍高效太陽能鋁熱管集熱器。外玻璃管與內(nèi)玻璃管之間抽成真空，鋁熱管插入內(nèi)玻璃管中，內(nèi)玻璃管與鋁熱管之間充有蓄熱介質(zhì)，內(nèi)玻璃管開口處與鋁熱管之間采用橡皮塞密封，其主要技術(shù)特征在于所述外玻璃管、內(nèi)玻璃管以及鋁熱管橫截面均為橢圓形，且同心同軸布置，所述鋁熱管外壁設(shè)有鋁翅片，所述鋁翅片的表面與蓄熱介質(zhì)緊密接觸。解決了熱管真空管式太陽能集熱器存在的在嚴寒地區(qū)無法使用以及改變成本高等缺陷。本實用新型降低了整個集熱器的傳熱熱阻，可用于-90℃的嚴寒地帶、密封可靠、延展性好、強度高、重量輕、造價低廉等特點。
文檔編號F24J2/34GK201680621SQ20102017642
公開日2010年12月22日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者莊駿 申請人:莊駿