CN106091411A - 集热管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集热管，包括吸热板、换热管及能透光的集热外管，该集热外管具有第一弧形外壁、第二弧形外壁及连接体，第一弧形外壁的第一侧边、第二侧边分别与第二弧形外壁的第一侧边、第二侧边一体连接，并在集热外管内形成集热空间；连接体的两个侧边分别与前述第一侧边、第二侧边连接；越靠近连接体的侧边，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁相对于连接体的距离越近；吸热板位于集热空间内，换热管与吸热板相接触并形成换热结构，换热管的端口相对于集热外管外露。本发明把集热外管的两侧做成具有弧形的外壁，太阳光的照射面积比现有技术的圆形外管更大，吸热面积变大，从而使太阳能的转化率变高，大大提高了集热管的工作效率。

Description

集热管

技术领域

本发明属于太阳能领域，具体涉及一种集热管。

背景技术

太阳能空调在制冷或制热时要经过集热管对太阳能进行收集转化的作用后，才能实现其功能，现有技术的集热外管80都为圆形外管(如图1所示)，吸热板31进行吸热，再将热传递到换热管40，由于这种外管在接受太阳光照射时吸热面积小，此时太阳能的转化率也会变低，大大降低了集热管的工作效率，现有集热管的有效采光面积不到集热器安装总面积的50％。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的缺陷，提供一种集热管，本发明把集热外管的两侧做成具有弧形的外壁，太阳光的照射面积比现有技术的圆形外管更大，吸热面积变大，从而使太阳能的转化率变高，大大提高了集热管的工作效率。

其技术方案如下：

集热管，包括吸热板、换热管及能透光的集热外管，该集热外管具有第一弧形外壁、第二弧形外壁及连接体，第一弧形外壁的第一侧边、第二侧边分别与第二弧形外壁的第一侧边、第二侧边一体连接，并在集热外管内形成集热空间；连接体的两个侧边分别与前述第一侧边、第二侧边连接；越靠近连接体的侧边，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁相对于连接体的距离越近；吸热板位于集热空间内，换热管与吸热板相接触并形成换热结构，换热管的端口相对于集热外管外露。

本发明进一步技术方案是：

所述集热外管封闭而在其内形成真空的集热空间，在所述集热外管上设有抽真空尾管。

所述集热外管的横断面呈类椭圆形。

所述第一弧形外壁、第二弧形外壁在横断面上相距的最远距离为短轴，所述连接体两个侧边的距离为长轴，长轴为短轴的3-6倍。

所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的横断面为椭圆弧形、抛物线形、圆弧形。

所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的至少部分区域，越靠近第一侧边、第二侧边，其厚度逐渐增大。

所述第一弧形外壁、第二弧形外壁至少在靠近所述第一侧边、第二侧边的部分区域形成内陷段，该内陷段相对于所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的理论曲线更靠近所述连接体。

所述集热外管的端部向外弧状凸出。

所述集热外管的端部向外弧状凸出，其中心部位再向外凸出形成封口，所述换热管的端口从该封口外露。

所述连接体及集热外管均为透明材料，所述连接体及集热外管一体成型。

所述集热管内还有弹性支撑件，所述吸热板的两个侧边通过该弹性支撑件支撑在所述第一侧边、第二侧边。

所述弹性支撑件靠近第一弧形外壁的一侧为弧形接触面、靠近连接体的一侧为平面接触面，弧形接触面与平面接触面之间形成夹角，在夹角的内侧设有支撑部，弹性支撑件上靠近所述第一弧形外壁一侧设有第一定位部，在靠近所述连接体一侧设有第二定位部，第一定位部与第二定位部之间形成卡入位，所述吸热板的侧边位于该卡入位内。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、所述第一弧形外壁、第二弧形外壁相对于连接体的距离越近，在太阳光的照射下，采光面积变更大，吸热面积变大，太阳能的转化率变更高，从而使集热管的工作效率也大有提高，因为外壁的中间部位比两侧要高，而且两者之间具有弧度，这种形状在空间中受到风的阻力影响会变小，不易破坏。

2、所述类椭圆形集热外管内设置了一个连接体，该连接体和外管内部的两侧相连接，由于集热外管在工作的过程中，集热外管的弧形外壁部分在压强的作用下受到外部空气的巨大压力，压力会对集热外管的弧形外壁产生往里挤压的作用力，中间部位受到压力的影响并往两侧传递，所以两侧端部承受的压力最大，同时在受力的过程中，容易导致整个外壁受到拉伸、变形或损坏，通过连接体的作用，把压力对弧形外壁的作用力转移并作用在连接体上，强化了弧形外壁的承压能力，连接体对整个弧形外壁的受力起了支撑作用，这样使得弧形外壁在外部空气的压力下也不发生拉伸、变形或损坏，对整个集热外管的稳固起着关键性的作用。

3、所述集热外管的两边弧形外壁与两端侧边部位，由于在弧形外壁受到外部空气强大的压力作用，其弧形外壁所受到的作用力与连接体所受的作用力方向相反，因此，两边弧形外壁越接近两端侧边部位时，其厚度逐渐增大，所述弧形外壁与连接体的结合处，其厚度也适量增大，确保了集热外管的承受力。

4、吸热板的两侧边通过该弹性支撑件支撑在所述第一侧边、第二侧边，且吸热板的两侧边只与弹性支撑件相接触，不和其他部件相接触，在弹性支撑件上设有定位部和支撑部，定位部和支撑部起了固定吸热板在集热外管中的位置作用，使其不会走位。

5、所述弹性支撑件靠近第一弧形外壁的一侧为弧形接触面、靠近连接体的一侧为平面接触面，弧形接触面与平面接触面之间形成夹角，这样做能使弹性支撑件与弧形外壁和连接体之间的位置相卡，得到更好的固定。

6、所述集热外管的端部向外弧状凸出，其中心部位再向外凸出形成封口，该封口如圆瓶口形状，封口处设有集热管的封盖，换热管的端口通过封口和封盖，这样做能使太阳能通过换热管传送到集热管的外部时，减少集热管封口处的传热损失。

7、所述第一弧形外壁、第二弧形外壁在横断面上相距的最远距离为短轴，所述连接体两个侧边的距离为长轴，长轴为短轴的3-6倍时，该类椭圆形的集热外管受力程度稳定，集热外管的外形尺寸不仅仅只有一种，可以根据实际的需要，对集热外管的外形尺寸作调整。

附图说明

图1是本发明背景技术所述现有圆形外管的集热管横截面图；

图2是本发明实施例一所述集热管的整体图；

图3是本发明实施例一所述集热管的透明材料示意图；

图4是本发明实施例一所述集热管的横截面结构图；(外壁为标准圆弧形)

图5是本发明实施例一所述吸热板的弹性支撑件示意图；

图6是本发明实施例二所述集热管的横截面结构图；(外壁为椭圆弧形或抛物线形)

附图标记说明：

10、第一弧形外壁，20、第二弧形外壁，30、连接体，31、吸热板，40、换热管，41、集热管的封盖，50、集热外管的中端部，51、抽真空尾管，60、集热外管的前端部，61、集热外管的后端部，70、弹性支撑件，80、集热外管，81、弧形接触面，90、平面接触面，91、支撑部，100、定位部，101、内陷段。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

如图2所示，一种集热管，包括集热外管的前端部60，集热外管的中端部50和集热外管的后端部61，集热外管的前端部60向外弧状凸出，其中心部位再向外凸出形成封口，该封口如圆瓶口形状，封口处设有集热管的封盖41，所述换热管40的端口从该封口外露。

集热管的宽度在40cm-50cm左右，纵向厚度在10cm-11cm,横向与纵向长度之比为4-5左右。

在集热外管的中端部50内部为真空集热区，真空集热区中设有吸热板31和换热管40，换热管40与吸热板31相接触并形成换热结构，换热管40把吸热板31传导的热能通过管道传送到换热管40的端口。

如图3所示，集热外管的前端部60、中端部50、后端部61、第一弧形10、第二弧形20、抽真空尾管51均为透明材料。

其中集热管的封盖41与圆瓶口形封口的连接处是用金属材料做成，以加强集热管的封盖41与透明材料之间的连接与密封。

吸热板31的宽度在38cm-48cm,吸热板31的长度在140cm-150cm左右，加上集热管的宽度在40cm-50cm左右，纵向厚度在10cm-11cm,横向与纵向长度之比为4-5左右，则集热管的采光面积在0.53-0.72㎡之间，安装采光面积100㎡则只需160条集热管左右，比同样安装采光面积为100㎡的现有圆形外管要少，故安装得到简化，且因为集热管的数目减少，所以整个集热系统的造价也得到降低，且换热管40的连接口也随之减少，漏热损失也相对减少，集热管的工作效率得到有效的提高。

该集热管的有效采光面积密度大，在平面的屋顶安装时，该集热管的有效采光面积占集热器安装总面积的70％左右，相对于传统的集热管得到了大幅的提高。

其中吸热板31为选择性吸热涂层材质的吸热板，换热管40的形状可以是多样的，可以为直通管、U型管或热管。在集热外管的后端部61上设有连接集热外管的抽真空尾管51。

为了保持集热管的长期高真空度，集热管内部放置有蒸散型消气剂和非蒸散型消气剂。

所述的集热外管中端部50用集热外管的横截面来描述，如图4所示，集热外管的第一弧形外壁10为弧形ACB，集热外管的第二弧形外壁20为弧形ADB，其中两弧形外壁都为标准圆弧形，其中越靠近弧形两侧边时，外壁越厚(加厚外壁图中未显示出)，连接体30为线段AB，连接弧形的两端。

图4的第一弧形外壁10和第二弧形外壁20皆为标准圆弧形，这种结构的集热外管承受力较好。

其中长轴AB与短轴CD的比例是可以根据需求而作出调整，而不只限于如图4所示的比例，一般长轴为短轴的3-6倍，长轴的长度可选择在30cm至60cm之间，短轴长度可选择在8cm至12cm之间，在连接体30的上下空间均为真空区，其中连接体30与第一弧形外壁10和第二弧形外壁20均为透明材料，该透明材料的厚度视其材料强度和集热外管的曲线长度而定，如使用硼硅玻璃3.3，那么其厚度可选择在2-3mm之间。

连接体30的上下空间通过部分区域是相通的，吸热板31处于真空区里，其吸热板31的两边通过弹性支撑件70支撑定位(弹性支撑件图4中未示出)，弹性支撑件70(如图5所示)对吸热板31的两边具有固定作用，换热管40与吸热板31互相接触，形成换热结构。

弹性支撑件70靠近第一弧形外壁10的一侧为弧形接触面81，弹性支撑件70靠近连接体30的一侧为平面接触面90，弧形接触面81与平面接触面90之间形成夹角，在夹角的内侧设有支撑部91，弹性支撑件70上靠近第一弧形外壁10的一侧设有定位部100，在靠近连接体30一侧设有定位部100，两个定位部100之间形成卡入位。

如图5所示，因为集热外管的外壁具有弧度，所以弹性支撑件70为了能固定在弧形外壁与连接体之间，把弹性支撑件70靠近第一弧形外壁10的一侧设为弧形接触面81，把弹性支撑件70靠近连接体30的一侧设为平面接触面90，且两侧相连接并形成夹角，在夹角的内侧设有支撑部91，支撑部91能把吸热板31的端头顶住，防止吸热板31再左右移动，在弹性支撑件70上还设有定位部100，定位部100分别与吸热板31的两侧边上下相连接，防止吸热板31再上下移动，在定位部100之间设有卡入位，当吸热板31的两侧边通过卡入位后，到达弹性支撑件70内部时，吸热板31的两侧边就留在弹性支撑件70的内部，同时支撑部91顶住吸热板31的端头，定位部100卡住吸热板31两侧边的上下位置。

整个弹性支撑件70包括弧形接触面81、平面接触面90、支撑部91、定位部100皆为一体成型的金属材料。

为减少吸热板31的热损失，吸热板31的两侧边只与弹性支撑件70相接触，并在吸热板31与集热外管、连接体之间均设有绝热间隙，避免吸热板31与集热外管、连接体之间的热传导。

实施例二

如图6所示，本实施例的集热外管的外壁为椭圆弧形或抛物线形，在外部压力的作用下，最靠近AB两端的外壁受力最大，如果该第一弧形外壁、第二弧形外壁全部采用标准的椭圆弧形或抛物线形(即理论曲线)，则最靠近AB两端的外壁的曲率也偏大，所以在压力往内挤压的过程中，最靠近AB两端的外壁因承受着巨大压力，由于AB两端处的外壁较陡，其弧形的变化较大，容易导致断裂、变形或损坏，对集热外管的承受力有一定的影响。所以为了更好地保护集热外管，本实施例中，把AB两端处的外壁曲率变小，第一弧形外壁10、第二弧形外壁20越靠近第一侧边、第二侧边的部分区域形成内陷段101，该内陷段101相对于第一弧形外壁10、第二弧形外壁20的理论曲线更贴近连接体30，这样能使AB两端的外壁和越靠近第一侧边、第二侧边的外壁不容易因为压力的影响导致断裂、变形或损坏，提高了集热外管的承受力。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.集热管，其特征在于，包括吸热板、换热管及能透光的集热外管，该集热外管具有第一弧形外壁、第二弧形外壁及连接体，第一弧形外壁的第一侧边、第二侧边分别与第二弧形外壁的第一侧边、第二侧边一体连接，并在集热外管内形成集热空间；连接体的两个侧边分别与前述第一侧边、第二侧边连接；越靠近连接体的侧边，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁相对于连接体的距离越近；吸热板位于集热空间内，换热管与吸热板相接触并形成换热结构，换热管的端口相对于集热外管外露。

2.如权利要求1所述集热管，其特征在于，所述集热外管封闭而在其内形成真空的集热空间，在所述集热外管上设有抽真空尾管。

3.如权利要求1所述集热管，其特征在于，所述集热外管的横断面呈类椭圆形。

4.如权利要求3所述集热管，其特征在于，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁在横断面上相距的最远距离为短轴，所述连接体两个侧边的距离为长轴，长轴为短轴的3-6倍。

5.如权利要求3所述集热管，其特征在于，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的横断面为椭圆弧形、抛物线形、圆弧形。

6.如权利要求5所述集热管，其特征在于，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁至少在靠近所述第一侧边、第二侧边的部分区域形成内陷段，该内陷段相对于所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的理论曲线更靠近所述连接体。

7.如权利要求1至4中任一项所述集热管，其特征在于，所述第一弧形外壁、第二弧形外壁的至少部分区域，越靠近第一侧边、第二侧边，其厚度逐渐增大。

8.如权利要求1至4中任一项所述集热管，其特征在于，所述集热外管的端部向外弧状凸出，其中心部位再向外凸出形成封口，所述换热管的端口从该封口外露。

9.如权利要求1至4中任一项所述集热管，其特征在于，还包括有弹性支撑件，所述吸热板的两个侧边通过该弹性支撑件支撑在所述第一侧边、第二侧边。

10.如权利要求9所述集热管，其特征在于，所述弹性支撑件靠近第一弧形外壁的一侧为弧形接触面、靠近连接体的一侧为平面接触面，弧形接触面与平面接触面之间形成夹角，在夹角的内侧设有支撑部，弹性支撑件上靠近所述第一弧形外壁一侧设有第一定位部，在靠近所述连接体一侧设有第二定位部，第一定位部与第二定位部之间形成卡入位，所述吸热板的侧边位于该卡入位内。