CN1075623C - 太阳能集热管 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能集热管，是由用镀锌钢管制成的芯管，其外侧分别设有用铝屑充填而成的烟丝结构层、换能吸收薄膜和有真空夹层的全透明玻璃管筒体所构成。其中换能吸收膜用铝箔制成，其外侧镀黑成为全黑吸收膜，吸收太阳辐射能转化为热能，其内侧仍保持其原来镜面状态，以防止芯管里工质的热能二次透射损失。该装置结构简单合理，制造容易，成本低，且换热效率高，安装方式灵活，为普及应用太阳能提供了基础换能元件。

Description

太阳能集热管
本发明涉及一种专用于采集太阳能的集热管，特别是指一种可将太阳辐射能转换为热能的换能元件，同时该装置又兼具装置的传热和骨架支撑〕能的专用器件。
太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源。我国地处北半球，幅员辽阔，有丰富的太阳能资源，每年太阳辐射总量约在3.3×105-8.4×105千焦/米2。太阳能热利用是将太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后直接利用之进行制冷、空调、烹调或工业用热、发电等等。现在国内市场上销售的太阳能集热器元件大多适合于制作各种热水器，因种种原因，在实用性上仍存在多种缺弊，难以达到家用普及要求。
本发明的目的是提供一种结构简单、制造容易、性能价格比能为民用普及所接受的太阳能集热管。
本发明是这样实现的：包括有芯管构成的集热管和芯管外侧套装有真空层的全透明玻璃管筒体，其特征在于：上述集热管的芯管是用镀锌钢管制成，其位于透明玻璃管筒体的一端用堵头封死，另一端外径具有标准管螺纹；在透明玻璃管筒体内侧与芯管之间设有铝箔薄膜和用铝屑充填构成的烟丝结构层；其中铝膜的外侧层被镀黑为全黑吸收膜，其内侧仍保持铝膜原始镜面状态。
本发明的特点是其结构非常简单，又十分合理，传热耗损极低，所有构件的加工制备都是不困难的。芯管里的水就是直接吸收太阳辐射热能的工质，使用时可以将本发明作为单元部件，经过一个个相互连接的单元逐步顺序升温加热，直至把芯管里的工质温度提高到开水锅炉的条件，整个装置的热效率仍可保持在60％左右，远远大于市售的各种热水器水平，且不会因局部温度过高过热而使其部件碎裂，经久耐用，其安装位置可不受传统热管约束而自由安装，并兼具传热和装置骨架的多重功能。
图1是本发明的结构示意图。
参见图1，本发明的集热管是用镀锌钢管制成的芯管1，其口径可为15.875mm-19.05mm(即：5/8”-3/4”)，其位于透明管筒体4的一端用堵头封死，另一端外径具有标准管螺纹，以便与其他单元或管道相接连。2是用铝箔薄膜构成的将辐射能转换成热能的换能层，位于真空玻璃管筒体4的内侧，该铝膜2外层可采用化学或电化学方法镀成“全黑体”，以便该镀层可将97％以上的太阳辐射能吸收转化为热能，铝膜2的内侧仍保持其原始镜面状态，以防止集热管中的热水能量以辐射形式再次透出本发明装置。在铝膜2与芯管1之间是用铝屑充填而成的烟丝结构层3，该铝屑结构层3可起到传热、减震、热膨胀缓冲补偿和防止玻璃构件应力分布不均匀而碎裂的多重功能。位于最外侧的是具有真空夹层的全透明玻璃套管筒体4，其功能是防止集热芯管2采集到的热能以传导形式透出元件，同时又是芯管1和换能层2的防护套，使芯管1和换能层薄膜2与外界空气隔绝，以避免化学腐蚀，使镀黑吸收薄膜功能下降。此真空夹层全透明玻璃套筒4，无特殊工艺要求，一般生产电光源或保温瓶的工厂都可转产该产品，只要有一定批量，其售价是相当低廉的。
本发明的工作原理是：太阳能透过真空夹层玻璃套筒4后，所透过的辐射能97％将被换能层全黑镀膜2吸收而转化为热能，所采得的热能经烟丝结构的铝屑导热层3和芯管1传导到位于芯管内的工质--水。由于工作状态时，芯管1里充满了水，作为传热工质的水就以典型的热管方式和对流方式混合工作而携出热能于芯管外侧。如是低温输出状态时，以对流为主；高温输出状态则以热管为主；而在热管状态工作时，又依靠对流方式补充芯管1中被加热而蒸发的工质--水。这一点与水在锅炉炉管中受热状态十分相似。由于换能的黑体膜2直接镀在铝膜表面，其内侧充填的铝屑烟丝结构又有极好的导热性能，因太阳能装置的热流量密度很低，所以热阻的绝对值也极低，本发明装置的传热温差几乎和零温差热管相差无几，黑体膜和工质仍可保持同样低的温度。因此，即使用本发明作为集热元件构成的开水锅炉，其芯管里的工质--热水温度很高，黑体膜也不会因局部过热而烧坏，或因局部过热而使其外侧的玻璃套管碎裂，这一特点克服了现有的多种太阳能集热器的弊病。
总之，由于本发明结构简单合理，使制造成本大为下降，仅为真空玻璃集热管的三分之一，为民用普及创造了条件。因其采用水直接作为传热工质，传热损耗极低，不仅可用作热水器构件，也可用于开水锅炉或工业用热构件，特别是其安装位置可以摆脱传统热管的制约，可以自由安装，为其广泛应用于太阳能节能建筑拓宽了路径。

Claims (2)

1、一种太阳能集热管，包括有芯管构成的集热管和芯管外侧套装有真空层的全透明玻璃管筒体，其特征在于：上述集热管的芯管是用镀锌钢管制成，其位于透明玻璃管筒体的一端用堵头封死，另一端外径具有标准管螺纹；在透明玻璃管筒体内侧与芯管之间设有铝箔薄膜和用铝屑充填构硬的烟丝结构层；其中铝膜的外侧层被镀黑为全黑吸收膜，其内侧仍保持铝膜原始镜面状态。
2、如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：上述芯管可以选用口径为15.875mm-19.05mm的镀锌钢管制成。
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CN102072563A (zh) * 2010-12-29 2011-05-25 李忠双 均匀聚焦式太阳能收集系统

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