CN100402945C - 一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器 - Google Patents

一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器，属于太阳能热水器技术领域。包括：振荡流热管集热板、集热板联箱、储热水箱、透明玻璃钢盖板、吸热板、隔热层、外壳、给水、排水管道与连接管道；其特征在于：集热板(1)由3～50组振荡流热管组成，振荡流热管(4)的加热端置于吸热板(6)上，并与吸热板紧密接触，热管的冷却端放置在集热板联箱(2)中，集热板为遮阳式外形，其安装角度依太阳入射角度的变化逆行调节，集热板联箱(2)位于集热板(1)下部并被集热板遮挡，与集热板联箱相连的储热水箱(3)置于集热板(1)后。优点在于：重量轻、易于满足各种建筑物屋面的承重要求。

Description

一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器
技术领域
本发明属于太阳能热水器技术领域，特别是提供了一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器。一种涉及振荡流热管(又称脉动热管)的高效自然循环太阳能热水器。
太阳能热水器的关键部件是太阳集热器，其性能的优劣对太阳能热水器性能的好坏起着决定性的作用。以液体为传热工质的平板型集热器和真空管集热器是目前最常用的两种太阳集热器，其中真空管集热器又可分为全玻璃真空管集热器和热管式真空管集热器。这几种太阳集热器各有优缺点，但是在结构上均存在相同的缺陷。即通常太阳集热器采用自然循环的方式，水箱必须置于上端，重量大，外观单一，很难与建筑外观相结合。
振荡流热管是国际上近十年发展起来的一种新型高效热管(H.Akachi(赤地)：Looped Capillary Tube Heat Pipe，Proceedings of 71thGeneral Meeting Conference of JSME，Vol.3，No.940-10，1994)。如图1所示，自激振荡流热管是由长的毛细管弯曲成的蛇形管路，由若干细直管道和若干弯头组成，划分为加热段、冷凝段和隔热段三部分。按其循环系统的不同，又可分为首尾连成闭合回路的回路型(Looped)和首尾不相连的非回路型(Unlooped)两种。其工作原理下所述：当管径足够小时，在真空下封装在管内的工质将在管内形成液、汽相间的柱塞。在加热段，汽泡或汽柱与管壁之间的液膜因受热而不断蒸发，导致汽泡膨胀，并推动汽液柱塞流向冷端冷凝收缩，从而在冷、热端之间形成较大的压差。由于汽液柱塞交错分布，因而在管内产生强烈的往复振荡运动，从而实现高效热传递。
这种新型热管比传统热管有下列突出优点：管径小，体积小，强化传热；不需要毛细芯，结构简单，成本低；运行可靠，液体回流自适应性强，不易烧干，启动迅速；可以随意弯曲，应用范围广；可以采用不同的加热方式和加热位置。将振荡流热管用作太阳能热水器的集热板不仅集热效率比现有的以平板、真空玻璃管或传统热管为集热板的太阳能热水器高，而且还具有许多独特的优点，可以弥补现有太阳能热水器的许多缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器。将振荡流热管用作太阳能热水器的集热板，解决了已有自然循环太阳能热水器的集热板联箱必须置于集热板顶部，外观单一，难以与建筑外观相结合的问题。
本发明包括：振荡流热管集热板1、集热板联箱2、储热水箱3、透明玻璃钢盖板5、吸热板6、给水、排水管道与连接管道。见图3。
集热板1由3～15组振荡流热管组成，振荡流热管4的加热端置于吸热板6上，并与吸热板紧密接触，以增加接受太阳辐射的面积。热管的冷却端放置在集热板联箱2中，集热板联箱2置于集热板下部。集热板1做成如图3所示的遮阳式外形，其安装角度可以依太阳入射角度的变化进行调节。
振荡流热管的管径为φ2～5毫米，材料一般为铜管或其他金属管。管内压力为1×10-1～1×10-2Pa，管内封装的工作液为纯净蒸馏水、乙醇或者丙酮。
吸热板6为平板形状，可由铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢或者镀锌钢做成。为了提高集热效率，在最大的吸收太阳辐射能的同时减少集热器自身的辐射，在吸热板上下表面及振荡流热管外表面均覆有选择性吸收涂层。
位于太阳集热板联箱外吸收太阳辐射的集热板1由透明玻璃钢盖板5包覆，以达到透过太阳辐射、阻止集热板向周围环境散热并且保护集热板的目的。
太阳集热板吸收太阳辐射，热量由振荡流热管加热段传递到冷凝段加热集热板联箱2里的水，水因受热向上流动由连接管道进入储热水箱3，储热水箱里3的冷水因受重力作用通过连接管道进入集热板联箱被加热，如此形成反复循环的工作过程。
本发明有如下优点：
1、重量轻、易于满足各种建筑物屋面的承重要求。
2、集热板水箱可置于集热板的下部，而不象传统自然循环太阳能热水器集热器的水箱必须放在顶部，不仅减少了安装困难，也改善了热水器的外观。
3、由于集热板不盛循环水，因而冬季不怕冰冻，热管内工作液充液率通常低于60％，且不断振荡因而热管本身不易破裂，运行相当可靠。
4、振荡流热管可按建筑外观的要求随意弯曲，可制成各种不同造型的遮阳板或遮阳屏，可以与建筑外观达到完美的结合。
附图说明
图1为振荡流热管原理图，回路型。
图2为振荡流热管原理图，非回路型。
图3为本发明遮阳式振荡流热管太阳能热水器的结构示意图，振荡流热管集热板1、集热器联箱2、储热水箱3。
图4为本发明遮阳式振荡流热管太阳能热水器结构示意图的俯视图，振荡流热管4。
图5为本发明遮阳式振荡流热管太阳能热水器的局部剖面图，透明玻璃钢盖板5，吸热板6。
具体实施方式
图3、图4、图5为本发明的一种实施方式实例。包括：振荡流热管集热板1、集热板联箱2、储热水箱3、透明玻璃钢盖板5、吸热板6、给水、排水管道与连接管道。
集热板1由3～15组振荡流热管组成，振荡流热管4的加热端置于吸热板6上，并与吸热板紧密接触，以增加接受太阳辐射的面积。热管的冷却端放置在集热板联箱2中，集热板联箱2置于集热板下部。集热板1做成如图2所示的遮阳式外形，其安装角度可以依太阳入射角度的变化进行调节。
振荡流热管的管径为φ2～5毫米，材料一般为铜管或其他金属管。管内压力为1×10-1～1×10-2Pa，管内封装的工作液为纯净蒸馏水、乙醇或者丙酮。本实施例振荡流热管的管径为φ4毫米，材料一般为铜管，管内封装的工作液为纯净蒸馏水。
吸热板6为平板形状，可由铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢或者镀锌钢做成。为了提高集热效率，在最大的吸收太阳辐射能的同时减少集热板自身的辐射，在吸热板上下表面及振荡流热管外表面均覆有选择性吸收涂层。本实施例吸热板6由铜做成
位于太阳集热板联箱外吸收太阳辐射的集热板1由透明玻璃钢盖板5包覆，以达到透过太阳辐射、阻止集热板向周围环境散热并且保护集热板的目的。
太阳集热板吸收太阳辐射，热量由振荡流热管加热段传递到冷凝段加热集热板联箱2里的水，水因受热向上流动由连接管道进入储热水箱3，储热水箱里3的冷水因受重力作用通过连接管道进入集热板联箱被加热，如此形成反复循环的工作过程。

Claims (4)

1.一种遮阳式振荡流热管太阳能热水器，包括：振荡流热管集热板、集热板联箱、储热水箱、透明玻璃钢盖板、吸热板、给水管道、排水管道与连接管道；其特征在于：所述的振荡流热管集热板(1)由3～15组振荡流热管组成，所述的振荡流热管(4)的加热端置于吸热板(6)上，并与吸热板紧密接触；所述的振荡流热管的冷却端放置在集热板联箱(2)中，集热板联箱(2)置于所述的振荡流热管集热板(1)下部；所述的振荡流热管集热板(1)为遮阳式外形，其安装角度依太阳入射角度的变化进行调节；所述的振荡流热管的管径为φ2～5毫米。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述的振荡流热管的材料为铜管，管内压力为1×10-1～1×10-2Pa，管内封装的工作液为纯净蒸馏水、乙醇或者丙酮。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述的吸热板(6)为平板形状，由铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢或者镀锌钢做成，在所述的吸热板(6)上下表面及所述的振荡流热管外表面均覆有选择性吸收涂层。
4.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：位于所述的集热板联箱外吸收太阳辐射的所述的振荡流热管集热板(1)由透明玻璃钢盖板(5)包覆。
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