CN201680621U

CN201680621U - 蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器

Info

Publication number: CN201680621U
Application number: CN2010201764217U
Authority: CN
Inventors: 庄骏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-04-30

Abstract

本实用新型涉及一种蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器。外玻璃管与内玻璃管之间抽成真空，铝热管插入内玻璃管中，内玻璃管与铝热管之间充有蓄热介质，内玻璃管开口处与铝热管之间采用橡皮塞密封，其主要技术特征在于：所述外玻璃管、内玻璃管以及铝热管横截面均为椭圆形，且同心同轴布置，所述铝热管外壁设有铝翅片，所述铝翅片的表面与蓄热介质紧密接触。解决了热管真空管式太阳能集热器存在的在严寒地区无法使用以及改变成本高等缺陷。本实用新型降低了整个集热器的传热热阻，可用于-90℃的严寒地带、密封可靠、延展性好、强度高、重量轻、造价低廉等特点。

Description

蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能集热器，特别涉及一种蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器。

背景技术

对于太阳能热水器以及太阳能热水系统来说，目前的热管真空管式太阳能集热器一般存在以下问题：

由于严寒地区的气温可达零下数十摄氏度，因此在这些地区使用常规的太阳能热管集热器时，很容易使热管内部的工质结冰，从而引起热管管壳的破裂或导致热管的失效。人们提出了各类方案解决这一问题，但大部分收效甚微。如采用蓄热介质的热管太阳能集热器等，由于蓄热介质本身的导热系数较小，因此采用光管作为作为热管基材的集热器具有较大的传热热阻。这样就对集热器的总传热性能产生了明显的影响。而在常规铜质热管上加装翅片的成本又比较高，使得这种方案的推广陷入困境。

另外，由于常规的太阳能热管集热器横截面皆为圆形，因此其受光面积存在既定的限制，且吸热面上太阳光入射角较大直接影响了太阳辐射的吸收效果，这也在一定程度上限制了其吸热传热性能的提升。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，设计一种蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器。

本实用新型的技术方案是：

蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器，外玻璃管与内玻璃管之间抽成真空，铝热管插入内玻璃管中，内玻璃管与铝热管之间充有蓄热介质，内玻璃管开口处与铝热管之间采用橡皮塞密封，其主要技术特征在于：所述外玻璃管、内玻璃管以及铝热管横截面均为椭圆形，且同心同轴布置，所述铝热管外壁设有铝翅片，所述铝翅片的表面与蓄热介质紧密接触。

本实用新型提出的方案与其他技术相比具有非常明显的优点：

1.采用椭圆形的结构，使得整个集热器比其他结构的集热器具有更大的吸热面积和更小的太阳入射角，从而实现集热效果的增强。

2.采用铝作为热管及翅片的材料，使得热管与翅片的连接可以直接由铝型材挤压而成，不但工艺简单，而且成本低廉。同时，整个集热器的重量比基于铜热管的集热器更低，为安装于各类屋顶结构提供了方便。

3.由于蓄热介质一般导热系数较小，而铝热管外壁的翅片则可以实现将蓄热介质的热能高效地传递给热管管壁，即减小了整个集热器的传热热阻。另外，热管内壁的轴向梯形沟槽则进一步提高了热管本身的传热性能，进一步减小整个集热器的传热热阻。

4.铝热管内工质最低工作温度可达-90℃，使得该集热器具有良好的抗冻性能。

本实用新型实现的最终效果是：一方面，通过椭圆形热管的引入，避开了以往技术中传热元件重量大，吸热面积小等问题；另一方面，通过热管外壁铝翅片和内壁梯形槽道的同时设置，大幅降低了整个集热器的传热热阻，为集热器的最终输出温度提供了保证。另外，还具有可用于-90℃的严寒地带、密封可靠、延展性好、强度高、重量轻、造价低廉等特点。

附图说明

图1——本实用新型的结构原理示意图；

图2——本实用新型的横截面图。

具体实施方式

本实用新型的设计要点和原理在于在工作时由内玻璃管外壁吸收太阳辐射并转换成热能，进而通过内玻璃管壁面的导热将热量传递给蓄热介质，蓄热介质吸热后由固态变成液态之后热量传递给铝热管管壁和铝翅片，最后通过热管内部的相变传热将热量传递给水从而实现水的加热。当太阳辐射减弱或没有太阳辐射时，蓄热介质则将自身所带热能传递给铝热管外壁及铝翅片，自身则由液态变成固态，从而实现了蓄热介质的相变蓄热功能。

如图1所示：

本实用新型包括外玻璃管1，内玻璃管3，铝热管6，铝翅片5，蓄热介质4，橡皮塞14，冷端翅片11。其中，外玻璃管1和内玻璃管3在开口处相互封接，其夹层之间抽成真空；内玻璃管3的外壁覆有选择性吸收涂层2，用以吸收太阳辐射能；铝热管6置于内玻璃管3的内部并且与内玻璃管3同轴布置，铝热管6外壁与内玻璃管3内壁之间充装蓄热介质4。

结合图1和图2说明：

本实用新型在工作时，太阳光透过外玻璃管1照射到内玻璃管3的外壁面，通过内玻璃管3外壁面所涂覆的选择性吸收涂层2将辐射能吸收，从而使得内玻璃管3外壁面温度升高，再依次通过内玻璃管3的管壁、蓄热介质4、铝热管6的管壁的导热将热量传递至铝热管6的内部，使得铝热管6正常工作，铝热管6内部的工质8吸热蒸发产生蒸汽9并由吸热的一端流向另一端，最终在另一端冷凝，从而以相变换热的方式将热量传递给联箱13内的水12；当集热器吸收太阳辐射时，蓄热介质4首先会吸热并发生相变，从固态变成液态，热量则通过铝热管6的管壁和挤压成型的铝翅片5同时传递给铝热管6内部，因此，铝翅片5具有降低集热器总热阻的作用；铝热管6内部设有轴向梯形槽道7，可以显著提高铝热管6的传热性能。

当太阳辐射减弱到一定程度时，蓄热介质4便开始向铝热管6放热，将大量潜热传递给铝热管6的同时，自身变成固态，完成了其蓄热功能；这一蓄热功能可以使得整个集热器具有更强的缓冲能力；同时，铝热管6内部的工质8采用丙酮，其基本物理性质决定了热管的最低工作温度可达-94℃，这就使得本实施例在严寒地区运行时具有良好的抗冻能力。

从图2可以看出，本实用新型的横截面为椭圆形，这样在一定程度上提高了集热器的吸热面积，并降低了太阳入射角，增强了太阳辐射的吸收效果。另外，由于本集热器的核心元件为铝热管6，因此其翅片的加工更为简单廉价，重量比铜热管集热器要轻，更适宜于安装在各类屋顶结构上。

除采用上述实施方式外，本实用新型还可有其他类似实施方式。

Claims

1.蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器，外玻璃管与内玻璃管之间抽成真空，铝热管插入内玻璃管中，内玻璃管与铝热管之间充有蓄热介质，内玻璃管开口处与铝热管之间采用橡皮塞密封，其特征在于：所述外玻璃管、内玻璃管以及铝热管横截面均为椭圆形，且同心同轴布置，所述铝热管外壁设有铝翅片，所述铝翅片的表面与蓄热介质紧密接触。

2.根据权利要求1所述的蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器，其特征在于所述铝热管内壁开有轴向梯形沟槽。

3.根据权利要求1所述的蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器，其特征在于所述铝热管内部工质为丙酮。

4.根据权利要求1所述的蓄热式椭圆形防冻高效太阳能铝热管集热器，其特征在于集热器横截面为椭圆形。