CN105352221A - 太阳能管及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明太阳能管及其加工方法涉及一种能够实现集热和制冷功能的太阳能管及其加工方法。其目的是为了提供一种结构简单、使用安全、成本低的太阳能管及其加工方法。本发明太阳能管包括内管和套装在内管外侧的罩玻璃管，内管上方设置有冷凝管，冷凝管、内管和罩玻璃管的接口处密封形成环封口，其中冷凝管与内管之间形成内真空腔体，内管与罩玻璃管之间形成外真空腔体，内真空腔体内壁上固定有水平设置的环形隔板，所述环形隔板固定在内真空腔体的上部，环形隔板上安装有阻流管，所述阻流管的中轴线与内管的中轴线平行，内真空腔体底部设置有工质，内管外表面涂覆有选择性吸收涂层，外真空腔体内设置有支架，支架上放置有吸气剂。

Description

太阳能管及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能管及其加工方法，特别是涉及一种能够实现集热和制冷功能的太阳能管及其加工方法。

背景技术

目前，全玻璃真空太阳集热管主要用于太阳能集热，技术成熟很高，广泛应用于低温太阳能热利用产品方面，形成年产值近千亿的市场规模。但采用同一支太阳能管，充分利用太阳能，实现集热和制冷双功能的技术和产品研究还很少。

公开号为CN1393668A的中国发明专利中提出了一种可以实现集热和制冷的太阳能管，包括吸附/集热器和冷凝/蒸发器，吸附/集热器内填充有吸附剂，并在吸附剂中埋设有热量导出管用于进行热量交换，到达制冷与供热在同一管中进行的目的。但此种太阳能管与普通的太阳能管存在同样的问题：当无法向外换热时，则因工质不断的回流和导致管内温度持续升高造成饱和蒸汽压力过大，容易炸管。而且其结构过于复杂，批量加工难度大，与普通太阳能集热管比较，成本高昂而无法满足市场化需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用安全、成本低的太阳能管及其加工方法。

本发明太阳能管，包括内管和套装在内管外侧的罩玻璃管，内管上方设置有冷凝管，冷凝管、内管和罩玻璃管的接口处密封形成环封口，其中冷凝管与内管之间形成内真空腔体，内管与罩玻璃管之间形成外真空腔体，内真空腔体内壁上固定有水平设置的环形隔板，所述环形隔板固定在内真空腔体的上部，环形隔板上安装有阻流管，所述阻流管的中轴线与内管的中轴线平行，内真空腔体底部设置有工质，内管外表面涂覆有选择性吸收涂层，外真空腔体内设置有支架，支架上放置有吸气剂。

本发明太阳能管，其中所述内管内侧设置有导热材料，所述导热材料选用导热胶、导热垫或导热硅脂。

本发明太阳能管，其中所述外真空腔体内设置有CPC反光板。

本发明太阳能管，其中所述环形隔板与内真空腔体的连接处位于环封口的上方或下方，且距环封口的距离不大于400mm。

本发明太阳能管，其中所述阻流管上下两端距离环形隔板的距离差不大于阻流管长度的3/4。

本发明太阳能管，其中所述工质的体积与内真空腔体的体积比为0.01～0.5：1。

本发明太阳能管，其中所述工质为混合溶液，如质量比为0.1:1.0～1.0:0.1的溴化锂-水混合溶液，或为固液混合物，如质量比为0.5:2～2:0.5的沸石-水混合物。

本发明太阳能管，其中所述选择性吸收涂层采用AL-N/AL涂层或SS-ALN/cu涂层。

本发明太阳能管，其中所述内管和冷凝管的材质为玻璃，如高硼硅玻璃，或金属材料，如铜或不锈钢。

本发明太阳能管的加工方法，包括以下步骤：

1)将环形隔板与阻流管固定在一起，且环形隔板的板面与阻流管的中轴线垂直，并进行清洗；

2)将内管清洗后，在内管外侧镀一层选择性吸收涂层；

3)将组装好的环形隔板和阻流管固定在内管或冷凝管的内壁上，且环形隔板水平放置；

4)将罩玻璃管套装在内管外侧，并在罩玻璃管和内管之间放置支架和吸气剂，然后将罩玻璃管、内管和冷凝管的接口处熔封，形成环封口；

5)通过罩玻璃管底部预留的下出气孔将罩玻璃管和内管之间的气体排空，排空后封闭下出气孔并蒸散吸气剂；

6)通过冷凝管顶部预留的上出气孔将冷凝管和内管之间的气体排空，并通过上出气孔经过阻流管向内管内注入工质，最后封闭上出气孔。

本发明太阳能管及其加工方法与现有技术不同之处在于本发明太阳能管由罩玻璃管和内管之间形成外真空腔体，由内管和内管上方的冷凝管之间形成内真空腔体。通过在内真空腔体内设置环形隔板和阻流管来实现制冷与供热在同一管中进行的目的。当太阳照射到集热管内管的选择性吸收涂层上时，内管外侧的选择性吸收涂层将太阳能转化为热能，并将工质加热，工质内的水气化为蒸汽，向冷凝管方向流动，经过阻流管后进入冷凝管，蒸汽在太阳能管的冷凝管中遇冷后凝结盛水。由于环形隔板水平设置且环形隔板四周与内真空腔体内壁密封，凝结的水将会留在环形隔板上方，同时蒸汽冷凝时会释放大量的冷凝热。本发明太阳能管在供热过程中，工质中所含的水不断蒸发，蒸汽不断在环形隔板上方冷凝并留在环形隔板上方，直至工质中全部的水都冷凝在环形隔板上方，太阳能管的热管工作作用完全失效，此过程中内管内的温度持续升高不会造成管内压力过大而导致集热管破损，使用时十分安全。而现有的常规太阳能集热管，当无法向外换热时，则因工质不断的回流和导致管内温度持续升高造成饱和蒸汽压力过大，而容易发生炸管。当夜间没有太阳时，内管因热容较低，对空辐射热损较大而温度降低。此时，内管内的低含水工质则体现出低温吸附水蒸气的特性，使管内的水蒸气量降低，环形隔板和阻流管上方存留的冷凝水不断蒸发，并被内管内的低含水工质吸附。冷凝管内存留的冷凝水蒸发时吸收大量的热量，致使冷凝段温度降低，实现冷凝管制冷功能。本发明太阳能管采用了阻流管和环形隔板的简单设计实现了制冷与供热在同一管中进行的目的，降低了生产成本，同时也增强了太阳能管使用的安全性。

下面结合附图对本发明的太阳能管及其加工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中太阳能管的结构示意图；

图2为本发明实施例2中太阳能管的结构示意图；

图3为本发明实施例3中太阳能管的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明太阳能管包括内管6和套装在内管6外侧的罩玻璃管7，内管6上方设置有冷凝管3，冷凝管3、内管6和罩玻璃管7的接口处熔封形成环封口，其中内管6和冷凝管3可选用玻璃，如高硼硅玻璃，或者金属材料，如铜或不锈钢。冷凝管3与内管6之间形成内真空腔体1，内真空腔体1内压强小于5.0x10^-3Pa，内管6与罩玻璃管7之间形成外真空腔体2。内真空腔体1内壁上采用熔封、粘接或机械连接方式固定有水平设置的环形隔板5。环形隔板5固定在内真空腔体1的上部，环形隔板5与内真空腔体1的连接处位于环封口的上方或下方，且距环封口的距离不大于400mm，便于安装。环形隔板5上安装有竖直方向放置的阻流管4，阻流管4的中轴线与内管6的中轴线重合或平行。阻流管4上下两端距离环形隔板5的距离差不大于阻流管4长度的3/4，距离差过大容易影响阻流管4安装的稳定性，进而影响阻流效果。内管6外表面涂覆有选择性吸收涂层(未画出)，选择性吸收涂层选用AL-N/AL涂层或SS-ALN/cu涂层。内管6底部设置有工质8，工质8选用质量比为0.1:1.0～1.0:0.1的溴化锂-水混合溶液，也可选用固液混合物，如质量比为0.5:2～2:0.5的沸石-水混合物。工质8的体积与内真空腔体1的体积比为0.01～0.5：1。外真空腔体2内设置有支架9，支架9用于保持内管6始终处于竖直方向，支架9上还放置有吸气剂10。设备使用一段时间后，外真空腔体2内的真空度将会下降，吸气剂10可以持续性地吸附外真空腔体2内的气体，保证外真空腔体2内的真空度不变。

本发明太阳能管集热和制冷工作方法如下：当太阳照射到内管6的选择性吸收涂层上时，选择性吸收涂层将太阳能转化为热能，并将内管6内的工质8加热，工质8内的水气化为蒸汽，向冷凝管3方向流动，经过阻流管4进入冷凝管3，遇到低温的冷凝段后冷凝成水，留存在环形隔板5上方的空间内。同时放出大量的冷凝热，实现太阳能管的集热功能。当夜间没有太阳能的时候，内管6因热容较低，对空辐射热损较大而温度降低。这时，内管6内的低含水工质8，则体现出低温的吸附水蒸气的特性，使管内的水蒸气量降低，环形隔板5上方存留的冷凝水不断蒸发，并被内管6内的低含水工质8吸附。冷凝管3内存留的冷凝水蒸发时吸收大量的热量，致使冷凝管3内温度降低，实现冷凝管3制冷功能。

本发明太阳能管的加工方法，包括以下步骤：

1)将环形隔板5与阻流管4固定在一起，且环形隔板5的板面与阻流管4的中轴线垂直，并进行清洗；

2)将内管6清洗后，在内管6外侧镀一层选择性吸收涂层；

3)将组装好的环形隔板5和阻流管4固定在内管6或冷凝管3的内壁上，且环形隔板5水平放置；

4)将罩玻璃管7套装在内管6外侧，并在罩玻璃管7和内管6之间放置支架9和吸气剂10，然后将罩玻璃管7、内管6和冷凝管3的接口处熔封，形成环封口；

5)通过罩玻璃管7底部预留的下出气孔将罩玻璃管7和内管6之间的气体排空，排空后封闭下出气孔并蒸散吸气剂10；

6)通过冷凝管3顶部预留的上出气孔将冷凝管3和内管6之间的气体排空，并通过上出气孔经过阻流管4向内管6内注入工质8，最后封闭上出气孔。

实施例2，如图2所示，本实施例与实施例1不同之处在于：内管6内侧设置有导热材料11，导热材料选用导热胶、导热垫或导热硅脂。

实施例3，如图3所示，本实施例与实施例1不同之处在于：外真空腔体2内设置有CPC反光板12。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能管，其特征在于：包括内管和套装在内管外侧的罩玻璃管，内管上方设置有冷凝管，冷凝管、内管和罩玻璃管的接口处密封形成环封口，其中冷凝管与内管之间形成内真空腔体，内管与罩玻璃管之间形成外真空腔体，内真空腔体内壁上固定有水平设置的环形隔板，所述环形隔板固定在内真空腔体的上部，环形隔板上安装有阻流管，所述阻流管的中轴线与内管的中轴线平行，内真空腔体底部设置有工质，内管外表面涂覆有选择性吸收涂层，外真空腔体内设置有支架，支架上放置有吸气剂。

2.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述内管内侧设置有导热材料，所述导热材料选用导热胶、导热垫或导热硅脂。

3.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述外真空腔体内设置有CPC反光板。

4.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述环形隔板与内真空腔体的连接处位于环封口的上方或下方，且距环封口的距离不大于400mm。

5.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述阻流管上下两端距离环形隔板的距离差不大于阻流管长度的3/4。

6.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述工质的体积与内真空腔体的体积比为0.01～0.5：1。

7.根据权利要求1或6所述的太阳能管，其特征在于：所述工质为混合溶液，如质量比为0.1:1.0～1.0:0.1的溴化锂-水混合溶液，或为固液混合物，如质量比为0.5:2～2:0.5的沸石-水混合物。

8.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述选择性吸收涂层采用AL-N/AL涂层或SS-ALN/cu涂层。

9.根据权利要求1所述的太阳能管，其特征在于：所述内管和冷凝管的材质为玻璃，如高硼硅玻璃，或金属材料，如铜或不锈钢。

10.一种太阳能管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将环形隔板与阻流管固定在一起，且环形隔板的板面与阻流管的中轴线垂直，并进行清洗；

2)将内管清洗后，在内管外侧镀一层选择性吸收涂层；

3)将组装好的环形隔板和阻流管固定在内管或冷凝管的内壁上，且环形隔板水平放置；

4)将罩玻璃管套装在内管外侧，并在罩玻璃管和内管之间放置支架和吸气剂，然后将罩玻璃管、内管和冷凝管的接口处熔封，形成环封口；

5)通过罩玻璃管底部预留的下出气孔将罩玻璃管和内管之间的气体排空，排空后封闭下出气孔并蒸散吸气剂；

6)通过冷凝管顶部预留的上出气孔将冷凝管和内管之间的气体排空，并通过上出气孔经过阻流管向内管内注入工质，最后封闭上出气孔。