專利名稱：快速高溫太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于分體式太陽能熱水器的玻璃真空管式集熱器，尤其是由帶有導(dǎo)流隔片的聯(lián)箱，玻璃真空管和置于其中的帶導(dǎo)流翼的柱塞體構(gòu)成的太陽能集熱管組成的集熱器。
背景技術(shù)：
分體式太陽能熱水器是近幾年進(jìn)入市場(chǎng)的太陽能熱利用的升級(jí)換代產(chǎn)品。分體式太陽能熱水器主要由保溫水箱和集熱器組成。集熱器又有平板式和真空管式之分。在冬季嚴(yán)寒的北方地區(qū)，分體式太陽能熱水器多采用真空管式集熱器。真空管式集熱器的真空管組件主要有兩種由U型管與加熱翼片和玻璃真空管組成的集熱管；由金屬熱管和玻璃真空管組成的集熱管。由于后者成本高，消費(fèi)者接受有困難，因而國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)產(chǎn)品是使用U型管式的集熱管。這種由U型管和玻璃真空管組成的集熱管的成本雖然比由熱管和玻璃真空管組成的集熱管成本低。但是總的來講，成本還是偏高。特別是集熱器效率降低。影響了北方地區(qū)冬季的使用效果。由于制作U型管的材料的導(dǎo)熱系數(shù)是提高這種集熱器熱效率的重要因素，大多采用導(dǎo)熱系數(shù)高的紫銅管制作U型管。但是，近幾年有色金屬價(jià)格大幅度上漲，一些廠家為了降低成本，就改用不銹鋼管，這就使集熱管的效率進(jìn)一步下降。由于U型管與加熱翼片和玻璃真空管組成的集熱管，在接受陽光輻射后，玻璃管內(nèi)的溫度上升，同時(shí)，部分加熱翼片也受到陽光的輻射，溫度上升，由真空管內(nèi)的空氣和翼片對(duì)U型管加熱，U型管受熱后，再加熱U型管內(nèi)的水。可以看出，這樣的結(jié)構(gòu)存在加熱效率低下，熱量傳導(dǎo)慢，致使集熱器在冬季陽光輻射強(qiáng)度低、日照時(shí)間短的環(huán)境下不能有效地加熱水箱中的水。在這種情況下熱水器只得切換成電加熱形式，造成能源浪費(fèi)。如果不用U 型管，直接將加熱介質(zhì)加注到集熱器中，導(dǎo)熱介質(zhì)的需要量比較大，運(yùn)行成本升高。同時(shí)，又由于需要的導(dǎo)熱介質(zhì)多，升溫速度就慢。而且在無陽光輻射集熱器，集熱器停止運(yùn)行以后， 存留在集熱器中的導(dǎo)熱介質(zhì)所吸存的熱能數(shù)量也比較大，無法利用。這種形式又會(huì)造成集熱器的效率低下，不能迅速加熱水箱中的水。目前采用U型管形式的集熱管大多數(shù)是“并聯(lián)”形式。采用玻璃真空管直接加注導(dǎo)熱介質(zhì)的集熱器更是并聯(lián)形式。即在聯(lián)箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)流道，每根集熱管內(nèi)被陽光輻射加熱的導(dǎo)熱介質(zhì)都進(jìn)入聯(lián)箱流道匯集，再?gòu)穆?lián)箱出口流出。這種加熱形式導(dǎo)熱介質(zhì)在某根集熱管中被加熱一次，就進(jìn)入聯(lián)箱流道，并從聯(lián)箱出口流出，升溫幅度很小，導(dǎo)熱介質(zhì)和要被加熱的水的溫度差也就很小。因而導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入水箱熱交換器后，換熱效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種效率高、加熱速度快、輸出的導(dǎo)熱介質(zhì)溫度高、所需導(dǎo)熱介質(zhì)少的用于分體式太陽能熱水器使用的集熱器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型集熱器由帶導(dǎo)流隔片的聯(lián)箱、尾架、上聯(lián)接板、下聯(lián)接板、一定數(shù)量的玻璃真空管內(nèi)的帶導(dǎo)流翼的柱塞體，以及密封聯(lián)箱與玻璃真空管的硅橡膠密封圈、橡膠防塵圈組成。此玻璃真空管內(nèi)設(shè)置一柱塞體，柱塞體的直徑比玻璃真空管內(nèi)腔直徑小5mm，長(zhǎng)度比玻璃真空集熱管內(nèi)腔深度短1cm。柱塞體為一實(shí)心圓柱，或?yàn)橐豢招牡珒啥吮幻芊獾膱A柱體。在柱塞體深入到玻璃真空管底部的一端離端面5cm處上下對(duì)稱各有一個(gè)高2. 5mm, 長(zhǎng)5mm的凸出體。柱塞體在玻璃真空管出口部的一端在柱塞體表面上下對(duì)稱各有一個(gè)高 2. 5mm，長(zhǎng)5mm的凸出體，在柱塞體水平兩側(cè)分布兩條長(zhǎng)度相當(dāng)于柱塞體長(zhǎng)度4/5、高2. 5mm 的導(dǎo)流翼。當(dāng)柱塞體被置于玻璃真空管內(nèi)以后，玻璃真空管內(nèi)腔就被柱塞體表面的導(dǎo)流翼分割成上下兩個(gè)流道。導(dǎo)熱介質(zhì)從玻璃真空管入口下部進(jìn)入，順著被導(dǎo)流翼分割形成的下部流道進(jìn)入玻璃管深處。當(dāng)進(jìn)入到玻璃真空管深處4/5以后，這段沒有導(dǎo)流翼，導(dǎo)熱介質(zhì)上升到玻璃真空管上部，沿著上半部的流道一直流到出口，并從出口流出。同時(shí)由于在玻璃真空管內(nèi)設(shè)置了柱塞體，玻璃真空管內(nèi)用以加熱導(dǎo)熱介質(zhì)的空腔就減少了 75% ( 047的集熱管) 80% ( 058的集熱管)。加注的導(dǎo)熱介質(zhì)的數(shù)量也就減少了 75% 80%。帶導(dǎo)流隔片的聯(lián)箱是在與集熱管內(nèi)柱塞體對(duì)應(yīng)的中心線部位設(shè)置一導(dǎo)流隔片，導(dǎo)流隔片與柱塞體的導(dǎo)流翼相銜接，對(duì)從下一集熱管加熱后上升的導(dǎo)熱介質(zhì)起到導(dǎo)流作用。 使從下面上升的導(dǎo)熱介質(zhì)順著隔片和導(dǎo)流翼進(jìn)入集熱管，再次被加熱。被加熱的導(dǎo)熱介質(zhì)從集熱管出口流出以后，又在上面一導(dǎo)流隔片和導(dǎo)流翼的作用下再進(jìn)入上一根集熱管被在一次加熱。因此，這就形同集熱管采用串聯(lián)形式，導(dǎo)熱介質(zhì)一次一次不斷被加熱。當(dāng)從最上面一根集熱管被加熱流出后，溫度已經(jīng)比較高。達(dá)到了迅速提升導(dǎo)熱介質(zhì)溫度的目的。陽光透過玻璃真空管的管壁直接加熱管內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)，不存在通過其它導(dǎo)熱體的傳導(dǎo)加熱問題，沒有傳導(dǎo)損失，提高了集熱管的吸熱效率。由于在玻璃真空集熱管內(nèi)直接加注導(dǎo)熱介質(zhì)，而且數(shù)量減少了 3/4以上，又被陽光直接加熱，因而導(dǎo)熱介質(zhì)溫度上升速度快。因此在冬季陽光輻射強(qiáng)度弱、時(shí)間短的情況下，這種結(jié)構(gòu)的集熱器可以迅速加熱水箱中的水，提高了熱水器的熱效率和升溫速度。在集熱器不受陽光照射的情況下，集熱器停止工作，留在集熱器內(nèi)的導(dǎo)熱介質(zhì)僅有空腔的體積的1/4弱，因而剩余留存的熱能較少。這種集熱器加注的導(dǎo)熱介質(zhì)少，可以使用具有防凍功能的導(dǎo)熱介質(zhì)，既適合北方地區(qū)冬季氣候，又降低了運(yùn)行成本。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本實(shí)用新型快速高溫太陽能集熱器外形結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型快速高溫太陽能集熱器結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示快速高溫太陽能集熱器，由聯(lián)箱2、集熱管3、尾座5、上連接板4、下連接板7組成。在聯(lián)箱2的上端有出液接口 1，下端有進(jìn)液接口 6.圖2所示快速高溫太陽能集熱器結(jié)構(gòu)剖面圖。其中玻璃真空管11之中設(shè)置柱塞體12，聯(lián)箱流道14內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流隔片16.在柱塞體12表面兩端各有2個(gè)凸出體13，這兩個(gè)凸出體分別在柱塞體上方和下方對(duì)稱的位置上。凸出體13起到柱塞體12在玻璃真空管11的上下定位作用，使得柱塞體12和玻璃真空管11內(nèi)腔上下間隙均勻。在柱塞體12表面左右兩側(cè)水平位置設(shè)置有兩條長(zhǎng)度相當(dāng)于柱塞體12長(zhǎng)度4/5的導(dǎo)流翼15。導(dǎo)流翼15既起到柱塞體12在玻璃真空管11中左右的定位作用，更起到對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)在集熱管中的導(dǎo)流作用。 在聯(lián)箱流道14內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)流片16的位置與柱塞體12表面的導(dǎo)流翼15相對(duì)應(yīng)配合，構(gòu)成基本密閉的導(dǎo)熱介質(zhì)流道。在玻璃真空管11與聯(lián)箱2的外殼結(jié)合處有橡膠防塵圈10.在玻璃真空管11與聯(lián)箱2的內(nèi)膽結(jié)合處有硅橡膠密封圈9。導(dǎo)熱介質(zhì)從聯(lián)箱下端進(jìn)液接口 6進(jìn)入流道。在最下面一片導(dǎo)流隔片16的作用下進(jìn)入最下面一根集熱管。由于柱塞體12 的導(dǎo)流翼的作用，導(dǎo)熱介質(zhì)沿柱塞體12軸線方向進(jìn)入玻璃真空管11，被陽光輻射加溫溫度升高。在流到?jīng)]有導(dǎo)流翼的部分，導(dǎo)熱介質(zhì)上升到玻璃真空管11上部，在繼續(xù)被加熱后，沿著玻璃真空管11腔體上部從集熱管11出口處流出。導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入聯(lián)箱流道14后在，第二層導(dǎo)流隔片16和第二支玻璃真空管11內(nèi)的柱塞體12導(dǎo)流翼的作用下，與在第一支玻璃真空管中相同的流動(dòng)方式，流過第二支玻璃真空管11，被陽光輻射加熱升溫。以此類推，導(dǎo)熱介質(zhì)以同樣的方式依次流過每支玻璃真空管11，在依次通過每支玻璃真空管時(shí)被不斷加熱，溫度不斷升高，直至從最上面一根玻璃真空管11流出后進(jìn)入聯(lián)箱2，從聯(lián)箱2的出口 1 流出。聯(lián)箱內(nèi)膽與外殼間有聚氨脂發(fā)泡保溫層8。 當(dāng)然，與玻璃真空管11共同組成集熱管的柱塞體12所用材料可以是適用的各種塑料、不銹鋼管。形狀可以是圓柱，也可以是橢圓柱，甚至是方柱體。這樣的變換均落在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種快速高溫太陽能集熱器，其特征是由帶有導(dǎo)流隔片(16)的聯(lián)箱O)，數(shù)根帶有柱塞體(1 的玻璃真空管(11)組成的集熱管(3)，尾架(5)，上聯(lián)接板0)，下聯(lián)接板(7) 組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的快速高溫太陽能集熱器，其特征在于帶有導(dǎo)流隔片(16)的聯(lián)箱O)，在與每支玻璃真空管(11)水平中心線對(duì)應(yīng)處有一導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)流隔片(16)，導(dǎo)流隔片(16)與柱塞體(1 的水平導(dǎo)流翼銜接，共同組成導(dǎo)熱介質(zhì)流通通道。
3.按照權(quán)利要求1所述快速高溫太陽能集熱器，其特征在于數(shù)根集熱管(3)，是由玻璃真空管(11)和置于其內(nèi)腔的柱塞體(12)組成。
4.按照權(quán)利要求3所述快速高溫太陽能集熱器，其特征在于在柱塞體(1 兩端各設(shè)有上下對(duì)稱分布的兩個(gè)凸出體(13)，使得柱塞體(1 與玻璃真空管(11)內(nèi)腔壁上下之間有均勻的間隙，在柱塞體(12)兩側(cè)設(shè)有條狀的凸出體一導(dǎo)流翼(15)，導(dǎo)流翼從柱塞體(12) 的一端面向另一端延伸，長(zhǎng)度為柱塞體(12)長(zhǎng)度的4/5，高度為2. 5mm。
5.按照權(quán)利要求4所述的快速高溫太陽能集熱器，其特征在于玻璃真空管(11)前 4/5段被導(dǎo)流翼分割成上下兩個(gè)流道，柱塞體(12)在有導(dǎo)流翼(15)的端面與聯(lián)箱(2)中的導(dǎo)流隔片(16)緊貼，從而形成各集熱管的串聯(lián)連接形式。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種快速高溫太陽能集熱器，它在普通的太陽能集熱器的聯(lián)箱中設(shè)計(jì)了導(dǎo)流隔片(16)。在集熱管(3)中設(shè)計(jì)增設(shè)了帶有導(dǎo)流翼(15)的柱塞體(12)。導(dǎo)流隔片(16)和柱塞體(12)上的導(dǎo)流翼(15)構(gòu)成導(dǎo)熱介質(zhì)流通通道。導(dǎo)熱介質(zhì)通道是從在下面一支集熱管(3)以串聯(lián)形式向上逐根依次通過集熱管(3)。因此，導(dǎo)熱介質(zhì)在流經(jīng)每支集熱管(3)時(shí)，被不斷加熱，到最后從出口(1)流出時(shí)溫度已經(jīng)很高?？梢钥闯鲞@是一種對(duì)導(dǎo)熱介質(zhì)快速加熱的高溫太陽能集熱器。
文檔編號(hào)F24J2/05GK202048690SQ20102025514
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者魏春旺 申請(qǐng)人:魏春旺