CN101975477A

CN101975477A - 一种太阳能集热管

Info

Publication number: CN101975477A
Application number: CN 201010532095
Authority: CN
Inventors: 黄之栋; 王平智; 宋卫堂; 吕天喜; 赵伟金
Original assignee: ZHEJIANG TIANXI INDUSTRY GROUP Co Ltd; China Agricultural University
Current assignee: ZHEJIANG TIANXI INDUSTRY GROUP Co Ltd; China Agricultural University
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明涉及一种太阳能集热管，其特征在于：它包括一U形外管，所述外管内设置有一U形内管，所述内、外管采光段的截面呈椭圆形，安装段的截面呈圆形，所述安装段内、外管的管径分别对应小于所述采光段内、外管的管径，所述采光段和安装段之间采用圆弧过渡；所述内管与外管采光段的端部之间设置有卡簧支架和吸气剂；所述外管采光段的端部设置有一抽气嘴，所述内、外管安装段的端部之间密封连接。本发明结构设计巧妙，有效采光面积大，成本低，耐久性好，可广泛用于太阳能热水器中。

Description

一种太阳能集热管

技术领域

本发明涉及一种集热管，特别是关于一种太阳能集热管。

背景技术

太阳能热水器中的集热管是太阳能热水器的核心元件，被誉为太阳能热水器的“心脏”。太阳能热水器水箱内的水的升温情况主要取决于入射到集热管上的光照。目前，国内所用太阳能热水器的集热管的截面为圆形，各条集热管并排设置，随着太阳的升降，入射到集热管上的光照入射角度不断发生变化。当太阳光垂直入射到集热管上时，由于集热管的横截面是圆形，所以，只有集热管上表面中部接近四分之一的位置能够高效采光，而其他表面的采光率不足，进而，造成集热管的有效采光面积小，而太阳能光热转换能力是与集热管的有效采光面积成正比的，因此，提高太阳能集热管的有效采光面积是提高太阳能热水器系统热效率的有效途径。专利ZL02264410.5公告了一种椭圆形真空集热管太阳能热水器，其集热面采用平板结构，增大了采光面积。但是由于集热管采用等径结构，其管与管之间的间距仍然比较大，而且采用平面结构，集热管的受力不稳定，容易引起破裂。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅可很大程度地提高集热管的有效采光面积，提高太阳能热水器的热效率，而且受力稳定的太阳能集热管。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种太阳能集热管，其特征在于：它包括一U形外管，所述外管内设置有一U形内管，所述内、外管采光段的截面呈椭圆形，安装段的截面呈圆形，所述安装段内、外管的管径分别对应小于所述采光段内、外管的管径，所述采光段和安装段之间采用圆弧过渡；所述内管与外管采光段的端部之间设置有卡簧支架和吸气剂；所述外管采光段的端部设置有一抽气嘴，所述内、外管安装段的端部之间密封连接。

所述内、外管密封端的所述内管向外延伸形成一自体封闭的触水导热管的冷端，所述触水导热管的冷端的端部设置有一抽气嘴，所述内管内装设有相变导热介质。

所述相变导热介质为水、氨水、甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷和庚烷中的其中一种，也可以是若干种的混合物。

所述安装段内、外管的管径分别等于所述采光段内、外管短轴的长度。所述内、外管均为玻璃管。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将现有技术中的圆形截面集热管设置为椭圆形截面集热管，在同等太阳光照射下，可增加10％的入射效率，进而可提高太阳能热水器系统的热效率。2、本发明由于将集热管采光段设置为双管结构，安装段可以设置为双管结构或者单管结构，当使用单管结构时，不仅便于安装，也可以增加安装段的强度。3、本发明采用玻璃材料制成，成本低，耐久性好，密封性好。4、本发明由于在内、外管的采光段端部之间设置有卡簧支架，因此，可以将内管稳定支撑在外管内。5、本发明由于在内、外管之间的采光段端部设置有吸气剂和抽气嘴，因此可利用吸气剂和抽气嘴将内、外管之间的气体吸附、抽走，以保持内、外管之间的真空度。6、本发明由于将集热管安装段的管径缩小，使安装段管径与椭圆形采光段的短轴长度相等，集热管的采光段和安装段通过圆弧过渡形成异径结构，因此，可最大限度地减少相邻集热管之间的间隔，既不影响集热管的安装，同时也可以增大集热管阵列的有效采光面积。本发明结构设计巧妙，有效采光面积大，成本低，耐久性好，可广泛用于太阳能热水器中。

附图说明

图1是本发明实施例一真空型集热管结构示意图

图2是本发明集热管采光段椭圆形截面示意图

图3是本发明实施例二真空热管型集热管结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一U型外管1，外管1内设置有一U型内管2，整个外管1和内管2分为采光段3和安装段4，且采光段3的内、外管2、1的管径分别对应大于安装段4的内、外管2、1的管径，采光段3和安装段4之间采用圆弧过渡，形成异径结构。采光段3的内、外管2、1的截面呈椭圆形，安装段4的内、外管2、1的截面呈圆形。内、外管2、1的采光段3的端部之间设置有卡簧支架5，用于将内管2稳定支撑在外管1内，且内、外管2、1的采光段3的端部还设置有吸气剂6，与吸气剂6的位置对应，在外管1的采光段3的端部还设置有一抽气嘴7。内、外管2、1的安装段4的端部之间密封连接，内、外管2、1之间形成真空空间。

当内、外管2、1受热时，管壁上的微量气体会释放出来，影响内、外管2、1之间的真空度，吸气剂6和抽气嘴7可用来将这些被释放出来的气体吸附、抽走，以保持内、外管2、1之间的真空度。

上述实施例中，内、外管2、1安装段4的端部之间可以采用熔接密封连接。

上述实施例中，安装段4内、外管2、1的管径分别对应等于采光段3的内、外管2、1的短轴长度。

实施例一：内、外管2、1安装段4的端部可以直接安装在水箱内，内管2安装段4的端部开口8插设在热水器的水箱内，水箱内的水可以在内管2和水箱内循环流动，实现加热。采用该结构导热快，可迅速提高太阳能热水器水箱内的水温。

实施例二：如图3所示，集热管可以采用热管形式。位于内、外管2、1安装段4密封端的内管2也可以向外延伸且自体封闭形成一触水导热管的冷端9，触水导热管的冷端9的端部设置有一抽气嘴10，可将内管2内抽真空。内管2内填充有相变导热介质11和导液芯12。安装时，触水导热管的冷端9插设在水箱内，当内、外管2、1的采光段3受热时，内管2内的相变导热介质11会蒸发为气体，当气体到达位于水箱内的触水导热管的冷端9时，水箱内的水和气体相变导热介质11发生热交换，气体相变导热介质11释放热量，变为液体导液芯12流回采光段3，继续受热蒸发为气体，不断与水箱内的水换热，进而使水箱内的水升温。采用上述相变导热介质11，可使集热器的换热系数大大提高。

为了保证水箱或水循环装置的强度和集热管安装段的受力稳定性，现有安装技术中，两根集热管之间必须保证一定的间距，进而造成集热管之间排列不密集，影响有效采光面积，而本发明将集热管的采光段3和安装段4设置成异径结构，在保证水箱或水循环装置的强度的前提下，最大限度地减少了相邻集热管之间的间隔，这样既不影响集热管的安装，同时也将增大内、外管2、1采光段阵列的有效采光面积。

上述实施例二中，采光段3的内管2内装设的相变导热介质11可以为水、氨水、甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷、庚烷等其中的一种，也可以是上述若干种的混合物。

上述实施例中，内、外管2、1采用玻璃管。

本发明在安装时，将内、外管2、1采光段椭圆形截面的长轴水平放置，短轴垂直放置，以较大面积的接受太阳光照射。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种太阳能集热管，其特征在于：它包括一U形外管，所述外管内设置有一U形内管，所述内、外管采光段的截面呈椭圆形，安装段的截面呈圆形，所述安装段内、外管的管径分别对应小于所述采光段内、外管的管径，所述采光段和安装段之间采用圆弧过渡；所述内管与外管采光段的端部之间设置有卡簧支架和吸气剂；所述外管采光段的端部设置有一抽气嘴，所述内、外管安装段的端部之间密封连接。

2.如权利要求1所述的一种太阳能集热管，其特征在于：所述内、外管密封端的所述内管向外延伸形成一自体封闭的触水导热管的冷端，所述触水导热管的冷端的端部设置有一抽气嘴，所述内管内装设有相变导热介质。

3.如权利要求2所述的一种太阳能集热管，其特征在于：所述相变导热介质为水、氨水、甲醇、乙醇、丙酮、戊烷、己烷和庚烷中的其中一种，也可以是若干种的混合物。

4.如权利要求1或2或3所述的一种太阳能集热管，其特征在于：所述安装段内、外管的管径分别等于所述采光段内、外管短轴的长度。

5.如权利要求1或2或3所述的一种太阳能集热管，其特征在于：所述内、外管均为玻璃管。

6.如权利要求4所述的一种太阳能集热管，其特征在于：所述内、外管均为玻璃管。