專(zhuān)利名稱(chēng)：雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱管式太陽(yáng)集熱器尤其是雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器。
背景技術(shù)：
以玻璃真空管作為集熱部件的太陽(yáng)集熱技術(shù)其集熱效率已相當(dāng)高，作為必須在室外且露天環(huán)境下工作的集熱器，現(xiàn)在太陽(yáng)集熱器尤其玻璃真空管集熱器對(duì)自然環(huán)境的抵抗力尤其是對(duì)自然災(zāi)害的抵抗力還是不夠理想，造成集熱器整體使用壽命不長(zhǎng)、穩(wěn)定性不高。
對(duì)于一體式玻璃真空管太陽(yáng)熱水器，它的傳熱是通過(guò)重力作用在真空管內(nèi)進(jìn)行緩慢傳熱，玻璃管內(nèi)水溫高達(dá)百度，但水箱內(nèi)還有一部分冷水，熱并未被充分吸收和利用；這種一體式熱水器在使用時(shí)是對(duì)整個(gè)水箱加熱一其中全部的水都被加熱以后，熱水器才能被使用。
現(xiàn)有的普通熱管式太陽(yáng)集熱器，因吸熱段與玻璃管等長(zhǎng)，而冷凝段散熱面積太小，極易造成冷凝段溫度過(guò)高，即使熱管冷凝段結(jié)垢直至爆裂；因普通熱管長(zhǎng)期使用后，易使管內(nèi)工質(zhì)失效或管內(nèi)產(chǎn)生不凝結(jié)氣體，極易造成熱管熱傳導(dǎo)效率降低甚至完全失效；雖然玻璃真空管不與水接觸但并不像通常所認(rèn)為的那樣 一支管破裂不影響其它集熱管和整個(gè)集熱器的工作。實(shí)際上，玻璃管破裂后，失去尾盒的支撐，水箱內(nèi)的水受重力或壓力的作用，極易將已破裂的玻璃管頂出，水或其它吸熱體會(huì)從所破的管口流出，系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)受到嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種間接換熱方式，采用以堅(jiān)固、穩(wěn)定為導(dǎo)向的新型結(jié)構(gòu)解決上述問(wèn)題。
木發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，主要由焊接為一體的聯(lián)集器、吸熱管、汽化筒、工質(zhì)、換熱器、玻璃真空管、保溫層及其它附件等組成。
集熱器的主體一聯(lián)集器、吸熱管、汽化筒一焊接成一個(gè)密封的聯(lián)通腔體，再?gòu)某檎婵湛诔檎婵者M(jìn)行真空處理(也可以燒制)，其中充入起導(dǎo)熱作用的工質(zhì)，這樣整個(gè)集熱器的主體就相當(dāng)于一支熱管，其中
聯(lián)集器、吸熱管加上玻璃真空管相當(dāng)于熱管的吸熱蒸發(fā)段，汽化筒相當(dāng)于熱管的冷凝放熱段；
抽真空口和排氣閥在汽化筒上，由于抽真空口只在一次抽真空時(shí)使用，所以將其置于保溫層內(nèi)部，而排氣閥將不定期使用，同時(shí)又考慮其散熱問(wèn)題，只將其最外的出口置于保溫層外；
換熱器置丁汽化筒中，出口和入口分別穿過(guò)汽化筒到達(dá)外界。汽化筒、聯(lián)集器外有保溫層防止熱量散失，玻璃真空管也起著對(duì)吸熱管保 溫的作用。
本發(fā)明按如下程序運(yùn)行
玻璃真空管吸收陽(yáng)光并將其光能轉(zhuǎn)換成熱能；
包含在玻璃真空管內(nèi)的吸熱管吸收前者的熱能，同時(shí)將熱直接傳給工質(zhì)；
工質(zhì)通過(guò)聯(lián)集器將熱量以氣態(tài)或液態(tài)上傳至汽化筒中；
工質(zhì)在汽化筒中以氣態(tài)形式將熱再傳遞給換熱器，將其中的水或其它液態(tài) 受熱體加熱，最終達(dá)到太陽(yáng)集熱的目的。
并且，如"背景技術(shù)"里所述，如果熱管內(nèi)真空度下降，會(huì)影響其運(yùn)行效 果，本發(fā)明的熱管也會(huì)因某些原因?qū)е抡婵斩认陆担藭r(shí)將會(huì)采用這種辦法-
首先對(duì)聯(lián)通熱管加熱，可以用太陽(yáng)能加熱可以用其它加熱器加熱，目的是 通過(guò)讓其中的工質(zhì)沸騰使內(nèi)腔壓強(qiáng)高于外界氣壓；
打開(kāi)排氣閥，將熱管內(nèi)不凝結(jié)性氣體通過(guò)壓強(qiáng)差排出；再關(guān)閉排氣閥即可。
本發(fā)明經(jīng)科技查新認(rèn)定為"國(guó)內(nèi)首創(chuàng)"，其優(yōu)異之處在于-
一、 在結(jié)構(gòu)上，整個(gè)集熱器相當(dāng)于一支熱管。這種整體設(shè)計(jì)制造的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它太陽(yáng)集熱器；并且真正達(dá)到集熱元件(真空玻璃管)與水的完 全分離，當(dāng)集熱器的一支甚至幾支真空玻璃破壞后，集熱器依然可以運(yùn)行；
二、 在結(jié)構(gòu)上，換熱器可以認(rèn)為是獨(dú)立于集熱器的。多組運(yùn)行時(shí)，其中一
個(gè)集熱器失效，只要汽化筒中的換熱器不破不漏，系統(tǒng)照樣運(yùn)行。這在工業(yè)生 產(chǎn)和軍事等對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高的地方是非常重要的。
三、 當(dāng)加熱的是水吋，可以作直流式太陽(yáng)熱水器使用；當(dāng)系統(tǒng)用于供暖時(shí)， 可以作循環(huán)加熱系統(tǒng)一一體式太陽(yáng)集熱器做不到，普通直流式太陽(yáng)集熱器由于 其密封性也做不到。
四、 運(yùn)行時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)集熱器最高在達(dá)到200度以上的高溫，并且 集熱器只對(duì)其內(nèi)部換熱器中的那部分受熱體加熱，從集熱溫度這一點(diǎn)看，也可 以做到普通太陽(yáng)集熱器所不能勝任的工作。
五、 雖然經(jīng)過(guò)多次換熱，但每次都是幾乎100%的熱交換，所以集熱器的熱 效率達(dá)到71%以上，遠(yuǎn)高于60%的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，也高于其它玻璃真空管太陽(yáng)集熱器。
六、 當(dāng)聯(lián)通熱管真空度下降時(shí)，也可通過(guò)排氣閥進(jìn)行真空恢復(fù)。


圖1是集熱器原理示意圖，圖2是單排吸熱管的示意圖，圖3是聯(lián)通熱管 示意圖，圖4是用于供暖時(shí)的示意圖，圖5是用于烘干時(shí)的示意圖。
1:吸熱管；2:汽化筒；3:聯(lián)集器；4:換熱器；5:玻璃真空管；
6:工質(zhì)；7:保溫層；8:集熱器；9:管道；10:散熱器；11:循環(huán)泵；
12:水箱；13:出水管；21:抽真空口； 22:排氣閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，權(quán)利要求 所包含內(nèi)容并非僅限于下述實(shí)例。 實(shí)施例一 (雙排吸熱管)
本發(fā)明的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器的如圖1所示，包含吸熱管(1)、汽
化筒(2).聯(lián)集器(3)、換熱器(4)、玻璃真空管(5)、工質(zhì)(6)和保溫層(7)。 32支1350mm長(zhǎng)、22mra外徑的鋁制吸熱管(1) 一端封閉，別一端分別平行 地焊接在在1500mm長(zhǎng)、40mm外徑的聯(lián)集器(3)兩側(cè)(即每側(cè)16支)并與聯(lián)集 器(3)內(nèi)部聯(lián)通；
聯(lián)集器(3)下部同樣密封，上部與汽化筒(2)相交焊接，角度為90度， 其中汽化筒(2)為外徑100mm，長(zhǎng)10000mm;
上述的咴熱管(1)、汽化筒(2)和聯(lián)集器(3)為焊接方便采用統(tǒng)一金屬 材料和傳熱性能、價(jià)格三方面，最后決定均采用鋁制品。
換熱器(4)采用S型盤(pán)管的形式置于汽化筒(2)，為保證人身健康，不再 用鋁及其相關(guān)制品，而是不銹鋼；換熱器(4)包含有入口 (41)和出口 (42)，
供受熱體進(jìn)出集熱器受熱；
整體熱管完成后，對(duì)由吸熱管(1)、汽化筒(2)和聯(lián)集器(3)組成的聯(lián) 通熱管從抽真空口 (21)進(jìn)行抽真空處理，再以大氣壓力將介質(zhì)(6)充入其中， 如圖3所示液面高度為在汽化筒(2)屮液面為10—50mm。
為了防止熱量損失，再對(duì)汽化筒(2)和聯(lián)集器(3)進(jìn)行保溫，灌裝50mm 厚的聚氨酯保溫材料；在吸熱管(1)外一一套入玻璃真空管(5)，玻璃真空管 除了進(jìn)行光-熱轉(zhuǎn)換外還有對(duì)吸熱管(1)保溫的作用。
當(dāng)聯(lián)通熱管內(nèi)的真空度降低時(shí)對(duì)聯(lián)通熱管加熱，通過(guò)介質(zhì)(6)的沸騰使 內(nèi)腔達(dá)到高于外界氣壓，打開(kāi)排氣閥(22)，將內(nèi)腔的不凝結(jié)性氣體排出；關(guān)緊 排氣閥(22)由于本發(fā)明并非僅用于加熱水，或做太陽(yáng)熱水器使用，所以本發(fā) 明的運(yùn)行例將在后續(xù)實(shí)例說(shuō)明。
實(shí)施例二 (單排吸熱管)
如圖2所示，為本發(fā)明集熱器的另一種可行的結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上與大部分與 實(shí)施例一相同，不同在于吸熱管(1)及其對(duì)應(yīng)的玻璃真空管(5)為一排。
原因是實(shí)施例一所示的結(jié)構(gòu)會(huì)使整個(gè)集熱器過(guò)寬，在某些場(chǎng)合安裝使用不 方便，或需要的熱量不多。
本發(fā)明僅提出集熱器的專(zhuān)利申請(qǐng)，其結(jié)構(gòu)與普通太陽(yáng)集熱器不同，用途也 很多，下面的兩例是對(duì)其中兩種較普遍用途進(jìn)行說(shuō)明
實(shí)施例三(用于供暖和間接換熱加熱水)
如圖4所示是用于供暖的系統(tǒng)示意圖，換熱器(4)、管道(9)、散熱器(10)和循環(huán)泵(11)形成一個(gè)密封循環(huán)。 里面裝有導(dǎo)熱介質(zhì)，這種導(dǎo)熱介質(zhì)可以是水也可以是導(dǎo)熱姆或其它液體，此處 選用與本發(fā)明集熱器本體采用的一樣的介質(zhì)(6)。本發(fā)明一雙真空聯(lián)通熱管太 陽(yáng)集熱器一以圖中上部的方框代替。
如發(fā)明內(nèi)容所述，介質(zhì)(6)在換熱器(4)中吸收集熱器(8)的吸收轉(zhuǎn)化 的太陽(yáng)能升溫；
介質(zhì)(6)在循環(huán)泵(11)的作用下通過(guò)管道(9)進(jìn)入室內(nèi)的散熱器(10) 中散熱；
^熱后的低溫介質(zhì)(6)再在循環(huán)泵(11)的作用下循環(huán)回?fù)Q熱器(4)中 繼續(xù)加熱，同時(shí)另外被加熱的高溫介質(zhì)(6)再進(jìn)入散熱器(10)中散熱，如此 循環(huán)，便達(dá)到太陽(yáng)能供暖的目的。
另外，對(duì)于太陽(yáng)集熱器最基本的加熱水的功能也可以通過(guò)這套裝置實(shí)現(xiàn)
其它部分保持不變，將散熱器(10)置于水箱(12)中，將介質(zhì)(6)從集 熱器(8)傳遞來(lái)的熱量傳給水箱(12)中的水，即成為間接換熱的太陽(yáng)熱水器。
實(shí)例四(另一種直流式太陽(yáng)熱水)
對(duì)于太陽(yáng)熱水系統(tǒng)，還有如圖5所述的直流式太陽(yáng)熱水系統(tǒng)。 水從入口 (41)進(jìn)入集熱器(8)中的換熱器(4)吸熱升溫，達(dá)到預(yù)定溫 度后從出口 (42)放出；
被加熱后的水通過(guò)管道(9)進(jìn)入水箱(12)中貯存； 當(dāng)需要時(shí)，再?gòu)某鏊?(13)中放出使用。
除了需要圖示組件外，還需要溫度傳感和控制系統(tǒng)對(duì)上述的放水停水操作 進(jìn)行自動(dòng)控制。由于控制器種類(lèi)多種多樣，且與本發(fā)明無(wú)直接關(guān)系，便不贅述。
權(quán)利要求
1、雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，集熱器主要由焊接為一體的吸熱管(1)、汽化筒(2)、聯(lián)集器(3)組成的聯(lián)通熱管和換熱器(4)、玻璃真空管(5)、工質(zhì)(6)、保溫層(7)等組成。其特征是吸熱管(1)、汽化筒(2)、聯(lián)集器(3)和汽化筒(2)內(nèi)部的換熱器(4)通過(guò)焊接組成一個(gè)腔體，并將從真空處理口(21)處將空氣排出使內(nèi)腔達(dá)到真空，工質(zhì)(6)從真空處理口(21)充入其中；換熱器(4)置于汽化筒(2)之中，且穿過(guò)它；每支吸熱管(1)的外面套有玻璃真空管(5)；汽化筒(2)、聯(lián)集器(3)外有保溫層(7)。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，其特征是 吸熱管(1)多支并排焊接在聯(lián)集器(3)上，它們的角度在45。 —90° ; 吸熱管(1)在聯(lián)集器(3)的一邊，或兩邊都有；玻璃真空管(5)與吸熱管對(duì)應(yīng)套接，且它們之間平行或接近平行狀態(tài)。
3、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，其特征是 換熱器(4)含入口 (41)和出口 (42)，它們?cè)谄?2)的同側(cè)，或在汽化筒的兩側(cè)。
4、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，其特征是工質(zhì)(6)它的液面高度在沒(méi)過(guò)最高的一支吸熱管(1)而不沒(méi)過(guò)換熱器(4)
5、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管這太陽(yáng)集熱器，其特征是 汽化筒(2)上有抽真空口 (21)，用于抽真空，它在保溫層(7)內(nèi)部，一次抽完真空后，抽真空口 (21)完全密封，不再打開(kāi)；還有排氣閥(22)，它不被保溫層(7)完成覆蓋，它一般情況下是密封的。
6、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器的運(yùn)行是 玻璃真空管(5)吸收陽(yáng)光并將其光能轉(zhuǎn)換成熱能；包含在玻璃真空管(5)內(nèi)的吸熱管(1)吸收前者的熱能，同時(shí)將熱直接傳給工質(zhì)(6);工質(zhì)(6)通過(guò)聯(lián)集器(3)將熱量以氣態(tài)或液態(tài)上傳至汽化筒(2)中； 工質(zhì)(6)在汽化筒(2)中以氣態(tài)形式將熱再傳遞給換熱器(4)，將其中 的水或其它液態(tài)受熱體加熱，最終達(dá)到太陽(yáng)集熱的目的。
7、 如權(quán)利要求1所述的雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，當(dāng)聯(lián)通熱管內(nèi)的真空度降低時(shí)對(duì)聯(lián)通熱管加熱，通過(guò)介質(zhì)(6)的沸騰使內(nèi)腔達(dá)到高于外界氣壓，打開(kāi)排 氣閥(22)，將內(nèi)腔的不凝結(jié)性氣體排出；關(guān)緊排氣閥(22)。
全文摘要
雙真空聯(lián)通熱管太陽(yáng)集熱器，涉及太陽(yáng)能熱利用技術(shù)，包含由焊接為一體的吸熱管1、汽化筒2、聯(lián)集器3組成的聯(lián)通熱管和換熱器4、玻璃真空管5、工質(zhì)6、保溫層7。吸熱管1、汽化筒2、聯(lián)集器3、換熱器4共同形成一個(gè)密封的真空腔體，其中充裝工質(zhì)6，相當(dāng)于一支熱管。吸熱管1將玻璃真空管5吸收的太陽(yáng)能量傳遞給液態(tài)的工質(zhì)6，吸熱汽化的工質(zhì)6將熱量傳遞給換熱器4內(nèi)的水或其它液態(tài)受熱體，通過(guò)多次換熱達(dá)到集熱之目的。本發(fā)明的與現(xiàn)有絕大多數(shù)太陽(yáng)集熱器相比結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)并且雖然經(jīng)過(guò)多次傳熱換熱但效率高于普通太陽(yáng)集熱器。特別適用于環(huán)境惡劣而普通太陽(yáng)集熱器無(wú)法勝任的地方。
文檔編號(hào)F24J2/05GK101655285SQ20081012021
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者肖午政, 肖建選 申請(qǐng)人:肖午政;肖建選