CN102889692B - 侧出口式太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧出口式太阳能集热器，它包括连箱、全玻璃双通道真空管集热器、真空管底架、真空管尾托和支架侧板，特征是：在连箱内通过聚安脂保温层水平固定有上集水管和下集水管，上集水管的出水口与下集水管的进水口作为集热器与换热器的交换口设置在连箱的一侧或两侧，全玻璃双通道真空管集热器由外玻璃管、吸热玻璃管、隔离玻璃管和内玻璃管组成，全玻璃双通道真空管集热器、连箱、真空管底架、真空管尾托、支架侧板一起构成适合于全玻璃双通道真空管集热器应用的太阳能集热器。本发明具有能降低生产的难度、确保产品在运输途中的抗折断能力、提高产品的成品率和完好率、适于批量生产和降低生产成本、易于安装与维护的优点。

Description

侧出口式太阳能集热器

技术领域

本发明涉及太阳能利用设备，尤其是涉及一种将太阳能进行光热转换、具有独立的上、下水循环通道的侧出口式太阳能集热器。 

背景技术

在太阳能热利用系统中，如何高效率地收集太阳光并将其转变为热能是重要的一个技术关键。申请人的发明专利“全玻璃双通道真空管集热器（专利号：201010121560.4）”由于在真空管集热器的内部构建了独立的上、下水循环通道，能够产生强大的热虹吸效应，为分离式太阳能热水系统的应用提供了坚实的应用基础。作为一种新型太阳能集热器的应用而言，无论是在集热器的整体设计、连箱的内部结构，还是在全玻璃双通道真空管集热器与上集水管、下集水管的联接等方面，都存在一个新的设计问题。 

另外，申请人在对“全玻璃双通道真空管集热器（专利号：201010121560.4）”的开发应用过程中，发现其存在以下缺点：1、外玻璃管、吸热玻璃管、隔离玻璃管的顶部结构复杂，必须借助高级的灯工工艺方能生产，使得在制造上存在极大的难度，不利于批量生产和降低生产成本。2、顶部的玻璃法兰热应力大，一般的流水线式的退火制度难以除去应力，使得产品达不到应有的成品率。3、上、下进出水的流入口、流出口与上、下集水管对接困难，不利于产品的安装与维护。4、下集水管的中间没有定位环，稍加震动内管容易折断，成为运输过程中的重大隐患。 

发明内容

 本发明的目的在于提供一种能降低生产的难度、确保产品在运输途中的抗折断能力、提高产品的成品率和完好率、适于批量生产和降低生产成本、易于安装与维护的侧出口式太阳能集热器。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种侧出口式太阳能集热器，包括连箱、全玻璃双通道真空管集热器、真空管底架、真空管尾托和支架侧板，连箱、真空管底架和支架侧板联接在一起构成框架，在框架内并列放置有若干根竖向的全玻璃双通道真空管集热器，全玻璃双通道真空管集热器的上端插入连箱内，全玻璃双通道真空管集热器的下端安装在真空管底架的真空管尾托上，特征是：在连箱内通过聚安脂保温层水平固定有上集水管和下集水管，上集水管的进水口与下集水管的出水口设置在连箱的一侧或两侧；在上集水管的下面加工有若干个上集水管孔，在上集水管孔内安放有上集水管硅胶圈，在下集水管的上下两面加工有若干个同轴的下集水管通贯孔，在下集水管通贯孔内安放有下集水管硅胶圈；全玻璃双通道真空管集热器中的翻边管穿过下集水管上的下集水管硅胶圈，将翻边管的中部设置的流出口置于下集水管内，将全玻璃双通道真空管集热器中的内玻璃管插入上集水管上的上集水管硅胶圈内；

全玻璃双通道真空管集热器由外玻璃管、吸热玻璃管、隔离玻璃管和内玻璃管组成，外玻璃管、吸热玻璃管的顶部和隔离玻璃管的翻边管呈同轴排列并经高温熔封在一起，在外玻璃管的底部设有真空排气孔，外玻璃管、吸热玻璃管之间的腔体通过真空排气孔进行抽真空处理形成封闭的真空腔体，在吸热玻璃管的外表面镀有太阳能选择性吸收镀膜，形成吸热体；吸热玻璃管和隔离玻璃管之间的夹层构成热工介质的受热通道（兼做热工介质的流出通道），内玻璃管从隔离玻璃管的中间插入，内玻璃管的底部与隔离玻璃管的底部熔结在一起；内玻璃管作为热工介质的流入通道，隔离玻璃管和内玻璃管之间的夹层构成隔热层，隔热层将受热通道和流入通道隔离，起到杜绝两通道进行热交换的作用；在内玻璃管靠近内玻璃管进口的一端的外壁套有一个起固定内玻璃管作用的定位固定环，在内玻璃管的中部套有一个防止内玻璃管折断的抗折环；起支撑定位作用的第一不锈钢支架抵在吸热玻璃管的内底部和隔离玻璃管的底部之间，用以固定隔离玻璃管；起支撑定位作用的第二不锈钢支架抵在外玻璃管的内底部和吸热玻璃管的外底部之间；在隔离玻璃管的翻边管的中部（即全玻璃双通道真空管集热器的右端侧壁上）设有一个与受热通道相通的全玻璃双通道真空管集热器的流出口，内玻璃管的管口全玻璃双通道真空管集热器的作为流入口，全玻璃双通道真空管集热器的流入口与上集水管相通，全玻璃双通道真空管集热器的流出口与下集水管相通。

在真空腔体内的不锈钢支架上固定有吸气剂，吸气剂为钡铝镍蒸散型吸气剂或锆石墨非蒸散型吸气剂。吸气剂通过高频感应的方法加热蒸散，蒸散后的气体在外玻璃管的内表面和吸热玻璃管的外表面形成吸气膜，用于吸收残余气体，使真空腔体长期维持较高的真空度，真空腔体内的真空度保持5*10^-3Pa。 

热循环是这样进行的：热工介质从上集水管的进水口流入，经上集水管将热工介质分配给各全玻璃双通道真空管集热器的流入口进入流入通道，热工介质在进入流入通道的底部后充满受热通道，吸热玻璃管吸收太阳辐射能量后使受热通道中的热工介质的温度升高，在虹吸效应的驱动下，受热后的热工介质经全玻璃双通道真空管集热器的流出口汇聚到下集水管内，再经下集水管的出水口流出。 

申请人为使全玻璃双通道真空管集热器进一步贴近实用，对全玻璃双通道真空管集热器的结构进行了新的设计，作了以下三个方面的改进：1、去除了顶部的玻璃法兰结构，改变了外玻璃管、吸热玻璃管、隔离玻璃管三者的封接方式，做到了易于封接与退火，降低了生产的难度，提高了产品的成品率。2、将流出口设计在全玻璃双通道真空管集热器的侧面，方便了全玻璃双通道真空管集热器与连箱的连接，使得全玻璃双通道真空管集热器的安装与传统的直插式安装方法一致，易于安装与维护。3、在内玻璃管的中间部分加设了抗折环，确保了产品在运输途中的抗折断能力，提高了产品的完好率。经过上述改直后，全玻璃双通道真空管集热器真正成为加工工艺简单、产品质量可靠、适合大规模生产的新型全玻璃双通道真空管集热器。 

本发明同现有技术相比具有如下优点： 

1、由于全玻璃双通道真空管集热器内部具有独立的上、下水循环通道，热媒在一个管程里的温差可达70－90度，能够产生强大的热虹吸效应，是理想的分离式太阳能热水系统的集热器，可广泛应用于阳台式、壁挂式太阳能热水系统。

2、采用了改进后的全玻璃双通道真空管集热器，降低了全玻璃双通道真空管集热器生产的难度，提高了产品的成品率，确保了产品在运输途中的完好率。 

3、全玻璃双通道真空管集热器内水量少，热容小，热转换效率高，与其他真空管型集热器比较，能多提供30%左右的有用热水。 

4、设计了独特的连箱结构，方便了全玻璃双通道真空管集热器与连箱的联接，使得真空管的安装与传统的直插式安装方法一致，易于安装与维护，具有结构简单、运行可靠、故障率低等特点。 

附图说明

图1为实施例1的平面示意图； 

图2为实施例1的内部结构示意图；

图3为实施例1的局部放大图；

图4为实施例1的全玻璃双通道真空管集热器的剖面示意图；

图5为实施例2的全玻璃双通道真空管集热器的剖面示意图； 

图6为实施例3的全玻璃双通道真空管集热器的剖面示意图；

图7为实施例4的全玻璃双通道真空管集热器的剖面示意图

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。 

实施例1： 

一种侧出口式太阳能集热器，包括连箱1、全玻璃双通道真空管集热器2、真空管底架3、真空管尾托4和支架侧板5，连箱1、真空管底架3和支架侧板5联接在一起构成框架，在框架内并列放置有若干根竖向的全玻璃双通道真空管集热器2，全玻璃双通道真空管集热器2的上端插入连箱1内，全玻璃双通道真空管集热器2的下端安装在真空管底架3的真空管尾托4上，在连箱1内通过聚安脂保温层10水平固定有上集水管8和下集水管9，上集水管8的进水口6与下集水管9的出水口7设置在连箱1的一侧。在上集水管8的下面加工有若干个上集水管孔，在上集水管孔内安放有上集水管硅胶圈11，在下集水管9的上下两面加工有若干个同轴的下集水管通贯孔，在上、下方的下集水管通贯孔内分别安放有下集水管硅胶圈12和下集水管硅胶圈13；全玻璃双通道真空管集热器2中的翻边管14穿过下集水管9上的下集水管硅胶圈12和下集水管硅胶圈13，将翻边管14的中部设置的流出口15置于下集水管9内，将全玻璃双通道真空管集热器2中的内玻璃管16插入上集水管8上的上集水管硅胶圈11内。

全玻璃双通道真空管集热器2由内玻璃管16、外玻璃管17、吸热玻璃管18、隔离玻璃管19组成，外玻璃管17、吸热玻璃管18的顶部和隔离玻璃管19的翻边管14呈同轴排列并经高温熔封在一起，在外玻璃管17的底部设有真空排气管20，外玻璃管17、吸热玻璃管18之间的腔体通过真空排气管20进行抽真空处理形成封闭的真空腔体21，在吸热玻璃管18的外表面镀有太阳能选择性吸收镀膜22，本例选用不锈钢-碳/铜太阳能选择性吸收镀膜涂层，形成吸热体；吸热玻璃管18和隔离玻璃管19之间的夹层构成热工介质的受热通道23兼做热工介质的流出通道，内玻璃管16从隔离玻璃管19的中间插入，内玻璃管16的底部与隔离玻璃管19的底部熔结在一起；内玻璃管16作为热工介质的流入通道24，隔离玻璃管19和内玻璃管16之间的夹层构成隔热层25，隔热层25将受热通道23和流入通道24隔离，起到杜绝两通道进行热交换的作用；在内玻璃管16靠近内玻璃管进口的一端的外壁套有一个起固定内玻璃管作用的定位固定环26，在内玻璃管的中部套有一个防止内玻璃管16折断的抗折环27；起支撑定位作用的第一不锈钢支架28抵在吸热玻璃管18的内底部和隔离玻璃管19的底部之间，用以固定隔离玻璃管19；起支撑定位作用的第二不锈钢支架29抵在外玻璃管17的内底部和吸热玻璃管18的外底部之间；在隔离玻璃管19的翻边管14的中部即全玻璃双通道真空管集热器的右端侧壁上设有一个与受热通道23相通的全玻璃双通道真空管集热器的流出口15，内玻璃管16的管口作为全玻璃双通道真空管集热器的流入口30，全玻璃双通道真空管集热器2的流入口30与上集水管8相通，全玻璃双通道真空管集热器2的流出口15与下集水管9相通。 

在真空腔体21内的不锈钢支架29上固定有吸气剂31，吸气剂为钡铝镍蒸散型吸气剂，吸气剂31通过高频感应的方法加热蒸散，蒸散后的气体在外玻璃管17的内表面和吸热玻璃管的外表面形成吸气膜，用于吸收残余气体，使真空腔体21长期维持较高的真空度，真空腔体21内的真空度保持5*10^-3Pa。 

热循环是这样进行的：热工介质从上集水管8的进水口6流入，经上集水管8将热工介质分配给各全玻璃双通道真空管集热器2的流入口30进入流入通道24，热工介质在进入流入通道24的底部后充满受热通道23，吸热玻璃管18吸收太阳辐射能量后使受热通道23中的热工介质的温度升高，在虹吸效应的驱动下，受热后的热工介质经全玻璃双通道真空管集热器2的流出口15汇聚到下集水管9内，再经下集水管9的出水口7流出。 

实施例2： 

实施例2的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：隔离玻璃管19的翻边管14与外玻璃管17及吸热玻璃管18的中部熔接。

其熔接结构如图5所示。 

实施例3： 

实施例3的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：隔离玻璃管19的翻边管14与外玻璃管17熔接。

其熔接结构如图6所示。 

实施例4： 

实施例4是实施例1所述改进后的全玻璃双通道真空管集热器的特殊形式，与上述实施例1不同之处在于：在隔离玻璃管19的翻边管14的中部加设了一段引导管32作为流出口15，此结构可用于太阳能发电、太阳能海水淡化之中，在此特别提出。

其熔接结构如图7所示。 

上面所述的实施例仅仅是对发明的优先实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中工程技术人员依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所做的简单、等效变化与修饰，均落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。 

Claims (3)

1.一种侧出口式太阳能集热器，包括连箱、全玻璃双通道真空管集热器、真空管底架、真空管尾托和支架侧板，连箱、真空管底架和支架侧板联接在一起构成框架，在框架内并列放置有若干根竖向的全玻璃双通道真空管集热器，全玻璃双通道真空管集热器的上端插入连箱内，全玻璃双通道真空管集热器的下端安装在真空管底架的真空管尾托上，特征是：在连箱内通过聚安脂保温层水平固定有上集水管和下集水管，上集水管的进水口与下集水管的出水口设置在连箱的一侧或两侧；在上集水管的下面加工有若干个上集水管孔，在上集水管孔内安放有上集水管硅胶圈，在下集水管的上下两面加工有若干个同轴的下集水管通贯孔，在下集水管通贯孔内安放有下集水管硅胶圈；全玻璃双通道真空管集热器中的翻边管穿过下集水管上的下集水管硅胶圈，将翻边管的中部设置的流出口置于下集水管内，将全玻璃双通道真空管集热器中的内玻璃管插入上集水管上的上集水管硅胶圈内；

全玻璃双通道真空管集热器由外玻璃管、吸热玻璃管、隔离玻璃管和内玻璃管组成，外玻璃管、吸热玻璃管的顶部和隔离玻璃管的翻边管呈同轴排列并经高温熔封在一起，在外玻璃管的底部设有真空排气孔，外玻璃管、吸热玻璃管之间的腔体通过真空排气孔进行抽真空处理形成封闭的真空腔体，在吸热玻璃管的外表面镀有太阳能选择性吸收镀膜，形成吸热体；吸热玻璃管和隔离玻璃管之间的夹层构成热工介质的受热通道，内玻璃管从隔离玻璃管的中间插入，内玻璃管的底部与隔离玻璃管的底部熔结在一起；内玻璃管作为热工介质的流入通道，隔离玻璃管和内玻璃管之间的夹层构成隔热层，隔热层将受热通道和流入通道隔离，起到杜绝两通道进行热交换的作用；在内玻璃管靠近内玻璃管进口的一端的外壁套有一个起固定内玻璃管作用的定位固定环，在内玻璃管的中部套有一个防止内玻璃管折断的抗折环；起支撑定位作用的第一不锈钢支架抵在吸热玻璃管的内底部和隔离玻璃管的底部之间，用以固定隔离玻璃管；起支撑定位作用的第二不锈钢支架抵在外玻璃管的内底部和吸热玻璃管的外底部之间；

在隔离玻璃管的翻边管的中部设有一个与受热通道相通的全玻璃双通道真空管集热器的流出口，内玻璃管的管口作为全玻璃双通道真空管集热器的流入口，全玻璃双通道真空管集热器的流入口与上集水管相通，全玻璃双通道真空管集热器的流出口与下集水管相通。

2.根据权利要求1所述的侧出口式太阳能集热器，其特征在于：在真空腔体内的不锈钢支架上固定有吸气剂，吸气剂为钡铝镍蒸散型吸气剂或锆石墨非蒸散型吸气剂。

3.根据权利要求1或2所述的侧出口式太阳能集热器，其特征在于：在隔离玻璃管的翻边管的中部加设了一段引导管，引导管的管口作为全玻璃双通道真空管集热器的流出口。