CN101821538A - 一种改进的太阳能集热系统 - Google Patents

Abstract

一种对水进行加热的太阳能集热系统，在一个实施例中该系统包括在各节水导管套管里面且与其隔开的多节水导管，在该管和套管之间包含绝缘介质。这各节水导管流体连接在一起为水提供循环系统以使太阳能热量可以提供到热负载上。本发明还提供了用来连接各节管道的各种连接方法，各节管道对于各种太阳能加热系统的安装来说是有柔性的。

Description

一种改进的太阳能集热系统

技术领域

本发明涉及一种改进的太阳能集热系统，该系统在一个典型的实施例中是一种太阳能热水系统。

背景技术

一种典型的太阳能集热系统比如太阳能加热系统包括一个或多个集热元件，工作流比如水通过这些集热元件进行循环并加热。这些太阳能集热元件通常固定在屋顶、墙壁、或其他使它们暴露在太阳下的位置上。举例来讲，在家用、农业、商业、轻工业应用中，这样的太阳能集热系统一般用于加热水、协助加热水或空间采暖。

太阳能加热系统还包括导管，这些导管将工作流从一个或多个集热元件，通过例如其上固定着这些集热元件的住宅或建筑的屋顶和/或墙壁，传导至例如热水缸或其他热负载。

通常所用的导管是铜管或塑料管，而且用绝缘材料包裹该管以减少热损耗。

目前使用的绝大多数这种太阳能热水器中，集热元件被包含在一个或多个大的扁平矩形元件中。一般情况下，这些矩形元件包括固定在特别构建的管道上的太阳能管。

这个系统有几个缺点。第一，该系统，尤其是该系统的管道连接元件一起，耗掉大量的热。第二，较大尺寸的矩形收集元件可能导致它们难以固定，而且它还造成太阳能集热系统在设计和安装上缺乏灵活性。第三，矩形收集元件的相对复杂性增加了太阳能热水装置的成本，而且可能会使收集元件本身难以更改或修理。

本发明一个目的是提供改进的或至少是替换形式的太阳能集热系统和/或用于太阳能集热系统的导管系统或者提供这种系统的一种方法。

发明内容

本发明第一方面在于提供一种太阳能热水系统，该系统包括：

多节水导管；

多节水导管套管，将该多节水导管中至少一节定位在一节水导管套管中；

一个或多个隔离元件，用来将多节水导管定位在多节水导管套管里面，以便在该多节水导管和该多节水导管套管之间提供绝缘空间；以及

包含热传导介质的多个太阳能收集器管，这些太阳能收集器管热连接到该多节水导管中至少一节上，

其中将该一节或多节水导管流体连接起来形成循环系统。

优选的是，太阳能收集器管中任何一个都可以热连接到该多节水导管中任一节上。

优选的是，该多节水导管中至少一节基本上不直。

优选的是，该系统还包括用来将两节或多于两节的水导管流体连接起来的一个或多个连接器件。

优选的是，多个太阳能收集器管中至少有一些形成太阳能收集器。

优选的是，该多个太阳能收集器管流体连接到多节水导管上。

优选的是，这些太阳能收集器管包括至少部分真空的管内所包含的热传导介质管。

优选的是，该热传导介质是水。

优选的是，该系统还包括定位在一节或多节水导管套管和一节或多节水导管之间的绝缘材料。

优选的是，该多节水导管套管和该多节水导管之间的空间是流体连接。

优选的是，该多节水导管基本上同轴定位在该多节水导管套管里面。

优选的是，该多节水导管套管是柔性的。

优选的是，该多节水导管套管是波纹状的。

优选的是，该多节水导管套管由塑料比如聚乙烯形成。

优选的是，该多节水导管套管由金属比如铜形成。

优选的是，该多节水导管套管由塑料比如聚丙烯或聚乙烯形成。

优选的是，该多节水导管和/或该多节水导管套管中至少有一节弯曲一个角度。

优选的是，将一个或多个隔离元件附着到多节水导管套管中至少一节的内表面上。

优选的是，将一个或多个隔离元件附着到该多节水导管中至少一节的外表面上。

优选的是，水通过热虹吸法围绕该系统循环。

优选的是，该系统还包括用来使水围绕该系统流动的泵。

优选的是，该系统还包括热负载。

优选的是，该系统还包括用来支撑这些太阳能收集器管的支撑器件。

优选的是，该支撑器件包括用于太阳能收集器管的至少部分透明的防护罩。

本发明第二方面在于提供一种制造太阳能热水系统的方法，该方法包括如下步骤：

将一节或多节水导管定位在一节或多节水导管套管里面；

将该一节或多节水导管中的一节与其他几节水导管流体连接；以及

将一个或多个太阳能收集器管热连接到一节或多节水导管中至少一节上。

优选的是，该方法包括将该一个或多个太阳能收集器管中任何一个都热连接到该一节或多节水导管中任一节上。

优选的是，该方法包括如下进一步的步骤：

在至少一个用来接收一个或多个太阳能收集器管中至少一个的热连接的地方准备该一节或多节水导管中至少一节；

在该一节或多节水导管套管中至少一节中创建至少一个孔，该至少一个孔中的每一个对应于该至少一个用来接收热连接的地方中的一个地方，所述准备和创建步骤发生在定位步骤之前；以及

其中将该一节或多节水导管定位在该一节或多节水导管套管里面的步骤包括将该一节或多节水导管套管中至少一个孔与该一节或多节水导管为接收该一个或多个太阳能收集器管中至少一个的热连接所对应准备的地方对齐。

优选的是，该一个或多个太阳能收集器管包括至少部分真空的管内所包含的热传导介质管。

优选的是，该热传导介质是水。

优选的是，该方法还包括在该一节或多节水导管套管里面及在该一节或多节水导管外面插入绝缘材料的步骤。

优选的是，该方法还包括将该一节或多节水导管套管中的一节与其他几节水导管套管连接的步骤。

优选的是，该连接步骤包括通过软焊、硬焊或熔焊来连接。

优选的是，该连接步骤包括通过胶粘来连接。

优选的是，将该一节或多节水导管基本上同轴地定位在该一节或多节水导管套管里面。

本发明第三方面在于提供一种用于太阳能热水系统的工具套件，该工具套件包括：

一节或多节水导管；

一节或多节水导管套管，该一节或多节水导管中至少有一节适于至少部分定位在每节水导管套管里面；以及

一个或多个隔离元件，用于将该多个水导管定位在该多个水导管套管里面；

其中该一节或多节水导管可以彼此流体连接以形成能够从太阳能收集器接收热能的流体连接的循环系统。

本发明第四方面在于提供一种模块化太阳能热水系统，该系统包括：

多节水导管，其中将每节水导管连结到另一节水导管上，以便该多节水导管流体连接起来形成循环系统；

多节水导管套管，其中将该多节水导管中至少一节定位在每节水导管套管里面；以及

多个太阳能收集器管，每一个太阳能收集器管热连接到该多节水导管中的一节上，其中该太阳能收集器管中任何一个都可以热连接到该多节水导管中任何一节上。

本发明第五方面在于提供一种太阳能热水系统，该系统包括：

一节或多节水导管；

一节或多节柔性的水导管套管，将该一节或多节水导管中至少一节定位在每节水导管套管里面；

一个或多个隔离元件，用于将该一节或多节水导管定位在该一节或多节水导管套管里面，以便在该一节或多节水导管和该一节或多节水导管套管之间提供绝缘空间；以及

一个或多个太阳能收集器管，这些太阳能收集器管热连接到该一节或多节水导管上，其中将该一节或多节水导管流体连接起来形成循环系统。

优选的是，该一节或多节水导管是柔性的。

本发明第六方面在于提供一种用于太阳能热水系统的水导管元件，包括：

在基本上同轴且节相连的水导管套管里面的一节水导管，其中

该导管两端通过环形元件连结到该套管上，而且

该导管、该套管以及该环形元件一起圈成一个封闭绝缘空间，而且

这些环形元件能够连结到同样的环形元件上形成被流体连接的水导管路径，而且

其中这些环形元件由弱的或至多是中等的导热性的材料形成。

优选的是，该水导管元件还包括至少一个沿其长度方向的端口，便于将太阳能收集器管热连接到该中央水导管上。

优选的是，端口壁横跨该水导管和该套管之间的径向范围，以便该导管、该套管、该环形元件以及该端口壁一起围成封闭的绝缘空间。

优选的是，该水导管元件基本上可弯曲。

优选的是，该水导管元件包括在水导管中的一个基本弯曲物。

本发明第七方面在于提供一种太阳能热围栏，该太阳能热围栏包括：

一节或多节水导管；

多个太阳能收集器管，该太阳能收集器管热连接到该一节或多节水导管上，

其中该一节或多节水导管可以彼此流体连接以形成能够从太阳能收集器接收热量的流体连接起来的循环系统。

优选的是，该系统还包括热负载。

优选的是，该太阳能收集器管以基本竖直的形式排布。

优选的是，该一节或多节水导管形成围成一个区域的围栏边界。

优选的是，连接到各太阳能收集器管上用作该围栏的多节水导管基本上不直。

附图说明

本发明的各种形式通过示例的方式并且参照附图来描述，其中：

图1是本发明太阳能集热系统的一个实施例的示意图。

图2是根据本发明集热系统一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图2B是根据本发明集热系统一个实施例所述的肘形接头的横截面示意图。

图2C是根据本发明集热系统另一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图2D是根据本发明集热系统另一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图3是根据本发明集热系统一个实施例所述的T型接头的横截面示意图。

图4是根据本发明集热系统另一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图5是根据本发明集热系统另一个实施例所述的T型接头的横截面示意图。

图5B是根据本发明集热系统另一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图5C是根据本发明集热系统另一个实施例所述的直线接头的横截面示意图。

图5D是根据本发明集热系统另一个实施例所述的肘形部分的横截面示意图。

图6、6B、7、8、9以及9B图示说明将各太阳能管集热元件连接到本发明的太阳能集热系统的导管和套管上的各替换实施例。

图9C图示说明根据本发明一个替换实施例所述的太阳能集热系统的一方面。

图10是对根据本发明一个实施例所述的太阳能围栏板的一部分进行图示说明。

图11是对根据本发明一个实施例所述的支撑器件进行图示说明。

具体实施方式

图1是本发明太阳能集热系统一个实施例的示意图。该系统包括太阳能收集器管1作为集热元件，其可以各种阵列来排布以适合任一特定安装。在这个实施例中，该太阳能收集器管是真空太阳能管，尽管本领域技术人员已知太阳能收集器管可以有各个替换形式。在该图中示出三个阵列，每个有一系列并排的太阳能管。每个阵列可以包括任何数量的任何尺寸的太阳能管。每个阵列的太阳能管的开口端耦合到各节套好的已绝缘的管道3上对工作流进行循环，如参照图6至9进一步所述的。

导管系统在加热元件1之间传导工作流比如水并且从这些加热元件1部分或全部传导至热负载(未示出)，并且从热负载传导回至这些集热元件。该导管系统每部分4包括基本相连的各节的内层导管和外层套管。每部分4的导管和外套在该所示实施例中基本上同心，导管和外套之间有绝缘材料。有些相邻部分的导管和套管4彼此首尾直接相连。一个或多个单一或多个部分的T型、肘形、以及折合连接(reducing connection)器件5、6以及7连结其他部分的导管和套管，每个连接器件包括用于耦合到两部分导管的相对端上的相对内端，还包括用于耦合到绕着该导管的两部分外套的相对端上的绕着这些内端的外端。

在一个实施例中，每个连接器件5、6和7包括与该套管尺寸相匹配的较大直径管连接配件，其耦合该套管，以及与该导管尺寸相匹配的较小管连接配件而且其位于连接该套管的该较大直径配件的内部之中。在一种替换形式中这些连接器件可以整合这样的导管和套管配件。

该导管系统在优选形式中由多个部分或节制成，每部分包括一节导管、绕着它的一节导管套管。这节导管套管可以与这节导管的长度近似相同。一“节”意思是一部分或一段管道，而且可以将直线、基本上直线、弯曲或肘形部分包括在该术语的意思之内。该导管系统的这些分立部分之间的连接器件可以是例如直线、肘形或T型连接器件。这些连接器件优选形式为将这样一部分导管系统耦合到连接器件上，该导管这一端和该部分的套管的相邻及环绕端都插入该连接器件一侧。该导管系统另一部分以同样的方式耦合到该连接器件另一侧上(而且对于T型连接器件而言，第三部分以同样方式耦合)。在一个实施例中，这些连接器件整体附着到一节水导管的一端或两端上，或者附着到一节水导管套管的一端或两端上。在一个替换实施例中，这些连接器件分开到各段并可耦合地附着到它们上。

至少对几节已绝缘并套好的管，可以采取措施，以避免由导管和套管之间的温差导致的两者纵向相对运动而带来的该已绝缘并套好的管上的压力。例如，滑动密封会将套管道从导管道上机械分离。作为另一个例子，套管会是波纹状的以使其得以弯曲或者纵向膨胀或压缩。

将这几节水导管套管定位在这几节水导管里面。在一个实施例中，不只一节水导管会定位在每节水导管套管内。这种排布在图6B中示例。在优选实施例中，导管和套管(在这里作为选择称为外套)基本同轴定位，在导管和套管之间导管周围提供至少一个大气空间作为绝缘层，以使套管既保护导管免受物理损害又在导管周围限定至少一个绝缘大气空间。在优选形式中导管和套管之间的空间包含一种绝缘材料。另外，套管还保护该绝缘材料免受损害和/或为该绝缘材料免受外界环境，免受随时间流逝而降解的损害而提供保护。

导管在某些实施例中可由金属比如铜形成或者在其他一些实施例中由不太能传热的材料例如聚丙烯或聚乙烯或其他合成塑料形成。套管可由塑料例如聚乙烯形成。

套管和导管之间的隔离由定位在导管外部和套管内部之间的一个或多个隔离元件来保持。在一个实施例中这些隔离元件附着到套管的内表面上，而在另一个实施例中它们附着到导管的外表面上。在另一个替换实施例中，这些隔离元件与导管和套管分开，并插入相关位置。在又一个实施例中，该绝缘材料形成隔离元件以便通过在套管和导管之间使用的绝缘材料来保持该隔离。

在图1中如下附图标记指示如下元件：

1＝真空太阳能管的阵列

2＝对真空太阳能管的基座支撑

3＝具有用来耦合到真空太阳能管上的端口的已绝缘并套好的管的直线一节

4＝已绝缘并套好的管的直线一节

5＝T型配件

6＝90度肘形配件

7＝折合(reducing)配件

导管和套管组合的部分4可以预成型。它们可以在标准长度范围内出售。兼容的已绝缘并防护套好的管配件5、6和7也可以预成型以使安装通过对各节管之间、或各节管与套好的管的配件之间端到端连结而井然有序地进行。

图2、2B和2C示出本发明太阳能加热系统中各接头的不同实施例。在图2中该实施例是直线接头。在图2B中该实施例是肘形接头。在图2C中提供进一步的实施例，其中导管管座配件202包括可通过拧该连接件而进行接合的螺纹。该螺杆的螺纹与元件209啮合。在这个实施例中，密封208一般由EPDM橡胶制成。在这个实施例中，两个半圆柱在密封208之上夹在一起并且通过如图所示的楔形机构保持在原位。接头的其他实施例将为本领域技术人员所知晓而且包括在本发明的范围内；图2和2B的实施例仅通过示例的方式提供。两部分导管系统的相对端由直线管座连接器件所连接，该直线管座连接器件是包括内环部分202和外环部分205的两部分的连接器件。导管201这两个相对端随便哪一侧插入导管管座配件202，并由该配件连接。套管的这两个相对端随便哪一侧插入套管管座配件204并由该配件连接。在图2、2B和2C中，如下附图标记指示如下元件：

201＝导管

202＝导管管座配件

203＝套管

204＝套管管座配件

205＝用于套管管座配件的滑动密封

206＝绝缘材料

207＝接头的绝缘

在图2D中示出根据本发明一个实施例所述的终端接头。在这个图中提供带螺纹的铜连接器212，用来将导管一部分附着到导管另一部分上。

图3示出本发明太阳能加热系统中T型接头的一个实施例。导管201的三个相对端插入导管管座配件202并由该配件连接。套管303的三个相对端插入套管管座配件204并由该配件连接。在图3中如下附图标记指示如下元件：

301＝导管

302＝导管T型配件

303＝套管

304＝套管T型配件

305＝用于套管T型配件的滑动密封

306＝绝缘材料

307＝用于接头的绝缘

图4示出在本发明太阳能加热系统中使用的导管系统的一个实施例中各节管道和各直线接头。在图4中如下附图标记指示如下元件：

401＝各节具有滑动密封所支撑的护套的套好且已绝缘的管

402＝一节套好且已绝缘的管的一端、或者管配件的一端，处于与邻接一节管1相连接的位置

403＝导管

404＝在管和配件的各端处导管材料的环形盘

405＝用于滑动密封的支撑

406＝有O形环的滑动密封

407＝套

408＝绝缘材料

在图4中由较大直径的套管407所围绕的导管403部分这一端上的凸缘比如环形凸缘(或盘)404径向向外延伸到该套管这一端，所以呈现一个扁平面，这个扁平面被严密附着并朝向导管403并且可以被直接支撑而将它一起顶撞在邻接管道元件的相似面上以完成对该流体导管路径密封接合。导管403由低导热性的材料组成以便该接头处的凸缘不会在工作流和该套管外边的环境之间形成热短路。在图4中密封406使套管407和导管403之间可以相对滑动。这避免了导管和套管之间由温度变化导致的纵向移动而造成该两者上的压力。

图5示出本发明太阳能加热系统中T型接头的一个实施例。该管各节的这些端501直接顶靠T型配件502这些端以形成接合。接合方法可能通过例如焊接或者通过胶粘或化学焊接。该接合步骤可以与图4的相似。三个这种接合中的两个已经进行而且余下的未接合这节管被示出走向并被放置得接近T型配件502上该接合处，准备接合。套管505的波纹形式使它得以横向弯曲并且得以纵向膨胀和收缩。在图5中如下附图标记指示如下元件：

501＝各节套好且已绝缘的管

502＝T型配件

503＝导管

504＝管和配件端出导管材料的环形盘

505＝波纹套管

506＝用于T型配件的套管，不是波纹状的的

507＝绝缘材料

图5B示出根据本发明一个实施例所述直线接头一个实施例。在图5B中连接器509有形成螺纹的边缘用来与连接器元件511啮合。图5B还提供用来可密封地啮合该连接器元件的橡胶密封510。

图5C图示说明根据本发明一个实施例所述的元件。与图2D类似提供有形成螺纹的铜连接器512用来将所示这节导管与该系统的另一节或另一元件连接。

图5D图示说明根据本发明一个实施例所述的肘形元件。在该图中，导管503被套在套管505中而且由绝缘507所围绕。所以，本发明规定这种管包含弯曲或其他基本上不直的部分。

图6、6B、7、8和9图示说明用于将一个或多个单独的太阳能管中每一个固定并连接到已绝缘并套好的管上的替换实施例。图6、6B和7示出加热管607用于从每个真空太阳能管601的开口端提取太阳能热能。热转换配件608用在加热管607这一头和铜导管602之间。在图6和6B中如下附图标记指示如下元件：

601＝真空太阳能管

602＝一个或多个导管

603＝工作流

604＝绝缘材料

605＝保护套

606＝太阳能管和套之间的挡尘密封

607＝加热管

608＝热转换配件

609＝用于热转换配件上被铰接的顶部的销

610＝用于热转换配件上被铰接的顶部的制动卡锁或扣钩

在图6和6B的实施例中，太阳能管601包括一端闭合的外层玻璃圆柱，其在加热管607周围围成至少部分真空的热绝缘区域，吸收太阳能热量并将这个能量转移到该管的开口端。在一个实施例中，加热管607由热传导介质形成。在优选实施例中，加热管607包含热传导介质。该热传导介质可以是水、或处于低压的水以使水的正常沸点降低，或者其他物质比如水溶液或酒精。如就图9所论述的，在替换实施例中，该工作流还可以是热传导介质以将太阳能量从这些加热管输出。

热转换配件608通过加热管607一头和导管602之间的传导来转换热。热转换配件608主要由高导热性材料制成，比如铜。它与加热管607这一头相配合，与加热管607之间有良好的热接触。在该优选形式中它具有铰接的蛤蜊壳形式，包括绕销609枢轴转动的两部分和绕该导管关闭的夹钳。它包括卡锁机构比如制动卡锁或扣钩610或其他制动装置，使该配件安装后保持关闭。该热转换配件608的形状使其在比配件608和加热管607这一头之间的接触区域更大的表面区域之上保持与导管间良好的热接触。热转换配件608还有这样的形状以至于在与该加热管头的接触区域和与该导管的接触区域之间，它最大限度地提高加热流的速率。

在图6的实施例中，提供了单个导管602。然而，在图6B的实施例中，提供了两个导管602。在这后一实施例中，热转换配件608提供加热管607和两导管602之间的热耦合。工作流603一般可以在每个导管602中向同一方向循环，或者向相对方向。还有一些提供多于两个导管的实施例也在本发明范围内。

在图7的实施例中加热管707一头插入导管702并浸入工作流。加热管707由制动卡锁或扣钩709保持在原位而且绕该加热管的液体密封比如O形环708对于该导管中的孔径密封。在图7的实施例中如下附图标记指示如下元件：

701＝真空太阳能管

702＝导管

703＝工作流

704＝绝缘材料

705＝保护套

706＝挡尘密封

707＝加热管

708＝用于加热管的密封装置

709＝用于加热管的制动卡锁或扣钩

图8所示说明工作流淹没太阳能管801的实施例，密封路径在导管804和每个真空太阳能管801之间形成。液体密封比如O形环802在太阳能管801的上端和围绕该导管中的孔径的鞍状配件803之间密封。在图8中如下附图标记指示如下元件：

801＝真空太阳能管

802＝O形环密封

803＝焊入鞍状配件

804＝导管

805＝套管

图9示出图8的实施例的变型，强制通过该太阳能管901的工作流进行循环。此外，在图9的实施例中套管905是波纹状的以避免热压力而且包括用来插入太阳能管901的端口，这些端口从导管904径向延伸并通过该是波纹状的的套。在图9中如下附图标记指示如下元件：

901＝真空太阳能管

902＝O形环密封

903＝径向管接合有套的导管

904＝导管

905＝是波纹状的的套管

906＝环带/用于被焊接的连接的盘/密封

907＝绝缘材料

908＝工作流

909＝向真空太阳能管中的循环管引流的内部导管

910＝循环管

911＝用于内层导管的密封分割

912＝用于内部导管的管端堵头

在图9B中示出本发明一个实施例，其中太阳能收集器管901所附着的导管的两部分在接头932处连结。导管这两部分中的每部分包括围住其中包含绝缘材料907的空腔的环形元件。导管这两部分可以通过各种方法连结，方法包括但不限于胶粘、顶撞焊接、软焊、硬焊或熔焊。众所周知的，适当的连结方法可取决于导管、导管套管和环形元件所采用的材料。

在图9C中已知本发明一个替换实施例。该实施例图示说明可以与另一导管拧到一起的塑料内导管。

在本发明一个实施例中，每节水导管作为单一节导管连结到一节水导管套管上。在这个实施例中，这个太阳能热水系统通过将这些节连结在一起而形成。这个方法使太阳能热水系统得以现场构建。作为选择，在构建太阳能热水系统期间将各节导管定位在各节套管里面。

在一个实施例中，各节导管和套管是柔性的。可以理解的是这些节的柔性可以是横向的(即可弯曲的)而且还可以是纵向的(即可伸展的/可压缩的)。为此还提供了各种方法并在其他地方将提到。不起限定作用的例子是这些节由弹性材料制成，或者通过弹性构造技术，比如是波纹状的。在这个实施例中，该太阳能热水系统可由较少节导管组成。在一个实施例中，使用单一节导管和导管套管。这个单一节附着到加热负载上以提供循环系统而且太阳能收集器管在沿着这节的若干点处连接到该单一节上。这个实施例比原先的排布有显著优势是因为这节管定位的灵活性适于安装，而且因为这些太阳能收集器管如下面进一步论述的可以在任一点附着。

作为选择，若干柔性的节可以组合使用，或者若干柔性的节可以与若干无弹性的节一起使用。该系统在构型上不受局限，提供柔性的或无柔性各节的任意组合。此外，在某些排布中，一些节不弯曲或基本上不直。

在单个或少量导管节的实施例中，该内层导管插到该外层导管套管中。当该内层管由弹性材料比如塑料制成时，该内层管插入并在晚些时候形成与该安装相配合的形状。在该内层管由一种材料比如铜制成时，铜可以在其插入该外层套管时热成型以使其成为该安装所要求的形状。

该绝缘材料插入内层管和外层管之间的空间。在一个实施例中，该绝缘材料在沿着这节管道的一点或若干点处注入这个空间。在替换实施例中，绝缘材料注入器件用来完成该材料的注入而且当绝缘材料比如绝缘泡沫从该器件排出时沿着这节管道典型地拉动。

如这里所述这些太阳能收集器管热连接到各节水导管上。在一种方法中，这些水导管制备为接收太阳能收集器管，并因而在该热连接之后定位在各节套管中。例如，可以在该导管中钻出孔而且插入O形环来提供密封，比如图7中所示的密封。进一步来说，可以创建凸起的端头将O形环或其他密封附着到该端头上，该端头不是用T型就是用其他分支装置沿着该导管或通过使用例如焊入鞍状来钻出孔随后附着端头而创建。在这种方法的一个实施例中，该套管有钻入其中的孔以与已经准备好接收该热连接该水的导管中各处相符。在该导管插到该套管中之后，这些孔对齐以使太阳能收集器管可通过插到该导管中而热连接到该导管上。

作为选择，在这些水导管在这些套管里面定位之后，可以准备让它们接收太阳能收集器管。这种方法要求在该套管中钻出必需的孔，而且必要时，在该导管插到该套管里面之后在该导管中钻出必需的孔。

在图10中示出本发明应用于太阳能围栏的一个实施例。在这个实施例中太阳能围栏1000的一部分由一端附着到柔性的波纹状的水导管1002的节上的太阳能收集器管1001的阵列组成。在它们另一端，这些太阳能收集器管立于各小轮1003上。这使该围栏能够容易移动。在替换实施例中，这些收集器管立于地上或底座上。各种构型是本领域技术人员已知的。此外，这节水导管1002围在一节水导管套管1004内。水导管套管1004附着到多个太阳能收集器管盖1005的一端。该太阳能收集器管盖由透明材料制成并保护该太阳能收集器免受损害。因此这些太阳能收集器管盖优选由电阻材料比如透明塑料制成。在一个实施例中这节水导管套管1004也有柔性以使该围栏得以移动或容易安装得适合任一特定装配。

这个实施例可以应用于例如加热游泳池。该围栏既提供一种将太阳能量转换成用作加热该游泳池的热能的方式，还围栏成该游泳池区域——即提供围绕该池的围栏。在一种典型排布中，该太阳能围栏的各太阳能收集器管围绕该池竖直构型。然而，其他排布也是可知的。这个实施例不仅限于应用于游泳池围栏，也不只限于围栏。建筑物可以由这样的太阳能围栏作为热能量源而包围。作为选择，该围栏排布可以与太阳能收集器管一起与该屋顶成相同倾斜角提供在建筑物屋顶上，或者作为选择，与该屋顶成另一倾斜角提供在建筑物屋顶上。在有各种倾斜和角度的屋顶该围栏可以放在屋顶上许多地方以便在全年和全天各时候利用太阳能量。

在这样的实施例中，各导管和各太阳能收集器管由支撑器件支撑在原位。这样的支撑器件在图11中图示说明。在该图中，太阳能收集器支撑器件1100由各太阳能收集器管支撑1101和各环1104组成。这些环附着到这些太阳能收集器管支撑1101上并环绕导管套管1102以将太阳能收集器管支撑1101相对该导管保持在原位。导管1103在导管套管1102里面。各太阳能收集器管1106定位在各太阳能收集器管支撑1101内并且从而基本保持在原位。在该太阳能收集器管一端穿过的导管套管1102中有各孔1105以使到导管1103上的热连接可以进行。还提供了太阳能收集器保护器1107以盖住各太阳能收集器管1106并保护它们不受损害。保护器1107基本上透明所以太阳能量可以穿过并被吸收而且如果修理的话可移走。

这个说明书中使用的术语“包括”意思是“至少部分包括”。在解释这个说明书中包括术语“包括”的每句话时，还可以包括除了由该术语开始的这个或这些特征以外的特征。相关的术语比如“包括”要以同样的方式解释。

将要明白的是，本发明广义上包括这个说明书中所述的这些部件、元件以及特征，而且视为包括本领域已知的任何等价物，如果取代所述的部件，则这些等价物不会从本质上改变本发明的实质。

Claims (50)

1.一种太阳能热水系统包括：

多节水导管；

多节水导管套管，这多节水导管至少有一节定位在每节水导管套管里面；

一个或多个隔离元件，用来将多节水导管定位在多节水导管套管里面以便在各节水导管和各节水导管套管之间提供绝缘空间；以及

多个包含热传导介质的太阳能收集器管，这些太阳能收集器管热连接到多节水导管中至少一节上，

其中该一节或多节水导管流体连接起来形成循环系统。

2.如权利要求1中所述的太阳能热水系统，其中这些太阳能收集器管中任何一个与各节水导管中任何一个热连接。

3.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管至少有一节基本上不直。

4.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该系统还包括用来将两节或多于两节水导管流体连接起来的一个或多个连接器件。

5.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多个太阳能收集器管至少有一些形成太阳能收集器。

6.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多个太阳能收集器管流体连接到该多节水导管上。

7.如权利要求5中所述的太阳能热水系统，其中这些太阳能收集器管包括在至少部分真空的管内所包含的热传导介质管。

8.如权利要求7中所述的太阳能热水系统，其中该热传导介质是水。

9.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该系统还包括定位在一节或多节水导管套管和一节或多节水导管之间的绝缘材料。

10.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中将该多节水导管套管和该多节水导管之间的空间流体连接起来。

11.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管基本同轴地定位在该多节水导管套管里面。

12.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管套管是柔性的。

13.如权利要求12中所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管套管是波纹状的。

14.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管套管由塑料比如聚乙烯形成。

15.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管由金属比如铜形成。

16.如权利要求1至14中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管由塑料比如聚丙烯或聚乙烯形成。

17.如权利要求1至14中任一项所述的太阳能热水系统，其中该多节水导管和/或该多节水导管套管至少有一节弯曲一个角度。

18.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中一个或多个隔离元件附着到该多节水导管套管中至少一节的内表面上。

19.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中一个或多个隔离元件附着到该多节水导管中至少一节的外表面上。

20.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中水通过热虹吸法围绕该系统循环。

21.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该系统还包括用来使水围绕该系统流动的泵。

22.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该系统还包括热负载。

23.如前面权利要求中任一项所述的太阳能热水系统，其中该系统还包括用来支撑这些太阳能收集器管的支撑器件。

24.如权利要求23中所述的太阳能热水系统，其中该支撑器件包括用于该太阳能收集器管的至少部分透明的保护盖。

25.一种制造太阳能热水系统的方法包括如下步骤：

将一节或多节水导管定位在一节或多节水导管套管里面；

将该一节或多节水导管中的一节与其他各节水导管相连；而且

将一个或多个太阳能收集器管热连接到该一节或多节水导管中至少一节上。

26.如权利要求25中所述的方法，其中该方法包括将该一个或多个太阳能收集器管中任何一个热连接到该一节或多节水导管中任何一节上。

27.如权利要求25或26中任一项所述的方法，其中该方法包括如下进一步的步骤：

在至少一个地方准备该一节或多节水导管中至少一节来接收到该一个或多个太阳能收集器管中至少一个上的热连接；

在该一节或多节水导管套管中至少一节中创建至少一个孔，该至少一个孔中每个孔对应于该至少一个用来接收热连接的地方中这个地方，所述准备和创建步骤发生在该定位步骤之前；而且

其中将该一节或多节水导管定位在该一节或多节水导管套管里面的步骤包括将该一节或多节水导管套管中该至少一个孔与该一节或多节水导管为接收到该一个或多个太阳能收集器管中至少一个上的热连接对应所准备的地方对准。

28.如权利要求25至27中任一项所述的方法，其中该一个或多个太阳能收集器管包括在至少部分真空的管内所包含的热传导介质管。

29.如权利要求28中所述的方法，其中该热传导介质是水。

30.如权利要求25至29中任一项所述的方法，其中该方法还包括将绝缘材料插到该一节或多节水导管套管里面及该一节或多节水导管外面的步骤。

31.如权利要求25至30中任一项所述的方法，其中该方法还包括将该一节或多节水导管套管中的一节与其他各节水导管套管相连。

32.如权利要求31中所述的方法，其中该连接步骤包括通过软焊、硬焊或熔焊来连接。

33.如权利要求31中所述的方法，其中该连接步骤包括通过胶粘来连接。

34.如权利要求25至31中任一项所述的方法，其中该一节或多节水导管基本同轴地定位在该一节或多节水导管套管里面。

35.一种用于太阳能热水系统的工具套件包括：

一节或多节水导管；

一节或多节水导管套管，这一节或多节水导管至少有一节适于至少部分定位在每节水导管套管里面；以及

一个或多个隔离元件，用来将该多节水导管定位在该多节水导管套管里面；

其中该一节或多节水导管可以彼此流体连接以形成能够从太阳能收集器接收热能的流体连接起来的循环系统。

36.一种模块化的太阳能热水系统，包括：

多节水导管，其中每节水导管连结到另一节水导管上以使各节水导管流体连接起来形成循环系统；

多节水导管套管，其中该多节水导管至少有一节定位在每节水导管套管里面；以及

多个太阳能收集器管，每个热连接到该多节水导管中的一节上，其中这些太阳能收集器管中任何一个都可以热连接到该多节水导管中任一节上。

37.一种太阳能热水系统，包括：

一节或多节水导管；

一节或多节有柔性的水导管套管，这一节或多节水导管至少有一节定位在每节水导管套管里面；

一个或多个隔离元件，用来将一节或多节水导管定位在该一节或多节水导管套管里面以便在该一节或多节水导管和该一节或多节水导管套管之间提供绝缘空间；以及

一个或多个太阳能收集器管，该太阳能收集器管热连接到该一节或多节水导管上，

其中该一节或多节水导管流体连接起来形成循环系统。

38.如权利要求37中所述的太阳能热水系统，其中该一节或多节水导管是柔性的。

39.用于太阳能热水系统的水导管元件，包括：

在基本上同轴且节相连的水导管套管里面的一节水导管，其中该导管两端由环形元件连结到该套管上，而且

该导管、该套管以及该环形元件一起围成一个密封绝缘空间，而且

这些环形元件能够连结到同样的环形元件上形成流体连接起来的水导管路径；而且

其中这些环形元件由弱的或至多是中等的导热性的材料形成。

40.如权利要求39中所述的水导管元件还包括至少一个沿着其长度的端口，便于太阳能收集器管热连接到该中央水导管上。

41.如权利要求40中所述的水导管元件，其中端口壁横跨该水导管和该套管之间的径向范围，以便该导管、该套管、该环形元件以及该端口壁一起围成封闭的绝缘空间。

42.如权利要求39至42中任一项所述的水导管元件基本上可弯曲。

43.如权利要求39至42中任一项所述的水导管元件包括该水导管中基本上的弯曲。

44.一种太阳能热围栏，包括：

一节或多节水导管；

多个太阳能收集器管，这些太阳能收集器管热连接到该一节或多节水导管上，

其中该一节或多节水导管可以彼此流体连接以形成能够从太阳能收集器接收热能的流体连接起来的循环系统。

45.如权利要求44中所述的太阳能热围栏，其中该系统还包括热负载。

46.如权利要求44或权利要求45中所述的太阳能热围栏，其中这些太阳能收集器管以基本竖直的方式排布。

47.如权利要求44至46中任一项所述的太阳能热围栏，其中该一节或多节水导管形成围成一个区域的围栏边界。

48.如权利要求44至47中任一项所述的太阳能热围栏，其中连接到各太阳能收集器管上的用作该围栏的各节水导管基本上不直。

49.一种基本上如上文参照这些图形中所示各实施例中任何一个所述的太阳能热水系统。

50.任一新特征或者这里所公开的特征的组合。

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