CN100498115C - 玻璃集热管式平板集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃集热管式平板集热器，其包括透光盖板；挤压型材边框架；联汇管；底板等组成的集热器箱体及其箱体内部的玻璃太阳能集热管与管托，其特征在于所述的玻璃太阳能集热管可以是普通镀有吸热膜的双玻真空集热管、或是带或不带金属吸热膜翅片的热管式真空单玻集热管、或是带或不带金属吸热膜翅片的热管式真空双玻集热管、或是带或不带金属吸热膜翅片的热管式玻璃集热管、或带吸热膜翅片的金属流道式单玻或双玻真空或非真空集热管、或是带或不带吸热膜翅片的直通式金属管流道单玻或双玻真空或非真空集热管、或是上述两种或两种以上玻璃太阳能集热管的组合。由于采用了玻璃太阳能集热管与平板箱体的有机结合，使得玻璃太阳能集热管的保温性、抗冻性得到改善，在高寒气候下的适用性进一步提高，同时能方便采光表面的清洗和避免受积尘影响等所引起的工作稳定性与效率下降，集热器工作效率可长期保持稳定可靠，使其与建筑结合的适应性比真空管集热器得到提高；并且，由于采用了多种真空集热管的选择组合，使其能相互间发挥协同增强作用，进一步提高了集热器的综合性能与经济性。

Description

玻璃集热管式平板集热器

技术领域

本发明属太阳能利用技术领域，尤其是涉及太阳能集热器结构技术，特别涉及玻璃集热管式平板集热器。

背景技术

太阳能集热器通常分为平板、真空管和闷晒式三种形式，其中，平板集热器因保温性能不高适于气候条件较温暖的地区使用，真空管集热器适于严寒或高寒地区以及太阳日照辐射强度较低的地区使用。真空管集热器的一个致命弱点是：易产生积尘且不易清除，这样便严重影响了真空管集热器的实际采光效率，特别是当反射板积尘后，便相当于真空管集热器实际工作面积的大幅下降，使之与建筑的结合产生障碍。

除此之外，对于高寒地区通常选用具有较强抗冻能力的金属热管翅片真空管集热器，但实际应用证明：一方面，金属热管翅片真空集热管存在着缺点：绝大部分金属热管翅片真空管集热器在-35℃—-40℃气温下连续三个阴天或下雪后经常会出现玻璃管冻裂；另一方面，研制高寒地区金属热管介质的高抗冻性能配方时，往往产生在相反季节时的启动温度也下降的情况，两者难以取得平衡。即使研制出这样的配方，其成本也很高。对于从寒冷到高寒地区不同气候带的用户来说，除了可在传热介质抗冻性方面进行选择外，还存在着从其他方面进行选择、取得以较低的经济性达到同样或更好效果的可能。

发明内容

通过研究发现：利用平板箱体与真空集热管的复合可以消除各自的缺陷产生互补效应；利用金属热管翅片真空集热管与金属流道式真空集热管的匹配结合，可以产生保持低温传热启动性能和提高热管稳定状态后工作温度段的传热效率的协同增强效应，使集热器的综合性能得到提高、成本得到降低。

本发明的目的在于提供一种能消除平板集热器箱体保温性能差及玻璃太阳能集热管易积尘、不易清洗、且集热效率因反射板性能的波动而逐渐损失的缺点；同时能在现有集热器的水平上进一步提高保温与抗冻裂防护性能及综合性能的玻璃集热管式平板集热器；并且，这种玻璃集热管式平板集热器能根据不同气候带的使用条件提供最合理的不同款式玻璃太阳能集热管的配置选择，以取得各种玻璃太阳能集热管之间的最佳协同增强效因和经济性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

采用玻璃集热管式平板集热器，其特征在于包括由透光盖板、挤压型材边框架和底板组成的集热器箱体及集热器箱体内的联汇管、玻璃太阳能集热管与管托，所述玻璃太阳能集热管包括金属流道式玻璃真空管和金属翅片热管式玻璃真空管；在集热器箱体的边缘两端设置金属流道式玻璃真空管，在集热器箱体的中间部位设置金属翅片热管式玻璃真空管。

所述金属流道式玻璃真空管为直通式或U型管式真空集热管。

所述的玻璃太阳能集热管的管芯中包括工作面带选择性吸收涂层的平面或曲面在内的二维吸热翅片板、三维吸热翅片体、或无翅片的管面吸热工作面。

所述的玻璃太阳能集热管在集热器箱体中的相互间的设置间距可在0.05—3.5毫米之间，形成密集型的排列。或所述的玻璃太阳能集热管在集热器箱体中的相互间的设置间距大于5毫米以上，形成非密集型的排列。或者所述的玻璃太阳能集热管在集热器箱体中的相互间的设置间距在大于5毫米以上，形成非密集型的排列。

所述的玻璃太阳能集热管背后，设置有发泡保温材料的定位支承座；或在玻璃太阳能集热管之间衬高分子透光薄膜或隔片、或采用两者的组合。

所述的联汇管的进出水口设置是：低温水从一端流入从另一端流出、或是分别从两端流入从中间部位流出。

所述的透光盖板可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光盖板，其材质是玻璃或是高分子塑料。

所述的挤压型材边框架、联汇管或管托均可采用高分子塑料所制成。

所述的集热器箱体上还带有供联汇管穿越集热器箱体的孔道，所述的联汇管的孔道可设置在挤压型材边框架或底板上。

所述的玻璃太阳能集热管与定位支承座之间可设置光热反射薄膜或薄片。

本发明的优点是：由于采用了玻璃太阳能集热管与平板集热箱体的有机结合，消除了平板集热箱体和玻璃集热管各自的缺陷，使得集热器的保温性、抗冻性得到很大改善，在高寒气候下的适用性进一步提高，同时集热器采光表面的清洗方便、不易积尘、工作效率长期稳定，综合性能及与建筑结合的适应性与现有集热器相比得到提高；并且，由于采用了多种玻璃太阳能集热管的组合应用，使得其能根据不同气候带的使用条件进行多种玻璃太阳能集热管的配置选择，既能相互间发挥协同增强作用，又能提高集热器的经济性。

对比试验结果表明：由于采用了平板集热箱体与金属翅片热管双玻真空集热管的结合，在-45℃以下的高寒气候中，这种集能器能经历七天以上的连续阴、雪天气仍能保持硅硼玻璃真空集热管不冻裂，显示了新技术比现有金属翅片热管真空管集能器的显著进步。

附图说明

图1是本发明玻璃集热管式平板集热器实施例之一的结构示意图；

图2是图1的纵向剖视图；

图3是本发明玻璃集热管式平板集热器实施例之二的结构示意图；

图4是图1的横向剖视图。

具体实施方式

按图1、图2所示，本发明玻璃集热管式平板集热器实施例之一包括集热器箱体1及所属的透光盖板101、挤压型材边框架102、底板103、联汇管单元2、玻璃太阳能集热管3、管托4等组成，其中，透光盖板101、挤压型材边框架102和底板103等组成集热器箱体，集热器箱体内置有玻璃太阳能集热管3、管托4与联汇管单元2；玻璃太阳能集热管3可选用金属吸热膜翅片的热管式真空单玻集热管或带金属吸热膜翅片的热管式玻璃集热管，前者玻璃集热管中抽成真空，后者不抽真空，均采用热管传热，联汇连接均经换热卡口式接头转换。

联汇管单元2包括换热卡口式接头和联汇管，玻璃太阳能集热管3的间距可在大于5毫米，形成非密集型的排列；或者设置间距在大于5毫米以上，形成非密集型的排列。如现有的绝大多数玻璃太阳能集热管的实际应用状态。此外，还可采用通常的热管放热端插入联集箱中经螺纹相互连接与密封胶辅助密封的方法进行换热连接，此时，联汇管单元2便是联集箱。

玻璃太阳能集热管包括普通镀有吸热膜的双玻真空集热管、或带或不带金属吸热膜翅片的热管式真空单玻集热管、或带或不带金属吸热膜翅片的热管式真空双玻集热管、或带或不带金属吸热膜翅片的热管式玻璃集热管、或带吸热膜翅片的金属流道式单玻或双玻真空或非真空集热管、或带或不带吸热膜翅片的直通式金属管流道的单玻或双玻的真空或非真空集热管、或是其它任意一种带玻璃管的太阳能集热管，或是上述两种或两种以上玻璃太阳能集热管的组合。

按图3、图4所示，本发明玻璃集热管式平板集热器实施例之二由包括集热器箱体1及所属的透光盖板101、挤压型材边框架102、底板103、联汇管单元2、玻璃太阳能集热管3、管托4、保温材料制成的定位支承座5、高分子透光薄膜或隔片6等组成，其中，集热器箱体1内置有玻璃太阳能集热管3、管托4与联汇管单元2、保温材料制成的定位支承座5、高分子透光薄膜或隔片6等。保温材料制成的定位支承座5设置在集热器箱体1内，玻璃太阳能集热管3的背后，用以支承玻璃太阳能集热管和起保温层作用。或者，也可采用在玻璃太阳能集热管3外，设置光热反射薄膜或薄片，以此分隔集热器箱体内部各玻璃太阳能集热管3之间的对流空间，防止对流产生热损。除此之外，可同时设置保温材料制成的定位支承座5和间衬高分子透光隔片，即两者的组合。

在玻璃太阳能集热管外与保温材料制成的定位支承座5之间还可间衬光热反射薄膜或薄片以提高背反射效果。

玻璃太阳能集热管3的管芯中包括工作面带选择性吸收涂层的平面或曲面在内的二维吸热翅片板、三维吸热翅片体、或无翅片的管面吸热工作面。所述的三维翅片太阳集能器是指能通过工作翅片多次反射吸收来自下镜反射板反射日光的三维翅片式太阳集能器，如类似于中国专利ZL02264999.9中公开的三维翅片结构。

玻璃太阳能集热管与联汇管之间可以采用包括真空或中空密封玻璃管、从玻璃管的内壁或外壁经弹性件密封等的方式，以达到排列效果为使得其在集热器箱体中的相互间的设置间距可在0.05—3.5毫米之间形成密集型的集热管排列。

透光盖板101可以是全透明、半透明、或漫散型透明的透光盖板，其材质是玻璃或是高分子塑料。所述的挤压型材边框架102、联汇管单元2和管托4均可采用高分子塑料所制成。

集热器箱体上还带有供联汇管穿越集热器箱体的孔道，联汇管的孔道可设置在挤压型材边框架或底板上。

由于真空翅片热管玻璃真空管相对于流道式金属翅片管道玻璃真空管的启动工作点温度高，因此在集热器工作温度较低时效率不如后者，而一旦进入稳定工作状态后，前者的效率便上升为高于后者，对于平板箱体，由于存在边缘散热效因，其中部的温度总是高于边缘处的温度，为了提高玻璃集热管式平板集热器的综合性能与效率，可以根据不同的需要在集热器箱体的边缘两端设置金属流道式玻璃真空管如：直通式或U型管式真空集热管等，相应在集热器箱体的中间部位设置金属翅片热管式玻璃真空管，如此便可同时取得理想的较低与较高两端工作温度时的集热效率。当然，此时联汇管中的传热介质流向应当先经两端较低温度工作的玻璃集热管后经中间较高温度工作的玻璃集热管。此外，若在集热器两端设置保温性能较好的双玻真空集热管、在中间部位设置单玻真空集热管，也可平衡减少由于集热器边缘效因产生的热损，减少平板箱体上透光盖板的温差与由此产生的热应力影响。通常联汇管的进出水口设置是：低温水从一端流入从另一端流出，此时，联汇管中的传热介质流向应当是从两端流入、从中部流出，或是使U型管的一端与进水管相连，另一端及中间部位设置的金属翅片热管式玻璃真空管或单玻真空集热管等均与出水管相连。这样，就能对集热器根据不同气候带的使用条件进行多种玻璃太阳能集热管的配置选择，使其既能相互间发挥协同增强作用，又能提高集热器的经济性。

Claims (11)

1.玻璃集热管式平板集热器，包括由透光盖板、挤压型材边框架和底板组成的集热器箱体及集热器箱体内的联汇管、玻璃太阳能集热管与管托，其特征在于，所述玻璃太阳能集热管包括金属流道式玻璃真空管和金属翅片热管式玻璃真空管；在集热器箱体的边缘两端设置金属流道式玻璃真空管，在集热器箱体的中间部位设置金属翅片热管式玻璃真空管。

2.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述金属流道式玻璃真空管为直通式或U型管式真空集热管。

3.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的玻璃太阳能集热管的管芯中包括工作面带选择性吸收涂层的平面或曲面在内的二维吸热翅片板、三维吸热翅片体、或无翅片的管面吸热工作面。

4.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的玻璃太阳能集热管在集热器箱体中的相互间的设置间距在0.05—3.5毫米之间形成密集型的排列。

5.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的玻璃太阳能集热管在集热器箱体中的相互间的设置间距大于5毫米，形成非密集型的排列。

6.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于所述的玻璃太阳能集热管背后，设置有发泡保温型材料的定位支承座，或在玻璃太阳能集热管之间间衬高分子透光薄膜或隔片。

7.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的联汇管的进出水口设置是：低温水从一端流入从另一端流出、或是分别从两端流入从中间部位流出。

8.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的透光盖板是全透明、半透明、或漫散型透明的透光盖板，其材质是玻璃或是高分子塑料。

9.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的挤压型材边框架、联汇管和管托均采用高分子塑料所制成。

10.根据权利要求1所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的集热器箱体上还带有供联汇管穿越集热器箱体的孔道，所述的联汇管的孔道设置在挤压型材边框架或底板上。

11.根据权利要求6所述的玻璃集热管式平板集热器，其特征在于，所述的玻璃太阳能集热管与定位支承座之间设置有光热反射薄膜或薄片。

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