CN2554559Y - 一种可用于循环型热水器的太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

利用太阳辐射将水加热的一种可用于循环型热水器的太阳能集热器，其集热管与上、下联通管相互连通。因所用的全玻璃真空集热管由一端开口改为两端开口，管路中的水可以通过(流过)集热管进行热循环，从而使由该集热管所组成的集热器更便于通过循环方式、特别是自然循环方式对贮热水箱中的水进行加热。同时，由于这种集热器既可上下放置，也可水平放置；上、下联通管既可做成直管，也可做成弯管，因而使之更便于与建筑物(或构筑物)相结合，并进而实现集热器与贮热水箱的分体安装。与目前市售的同类产品相比，这种集热器热交换速度更快捷，使用范围更广泛，成组使用更经济。既可用于生活，又可用于生产，具有广阔的市场前景。

Description

一种可用于循环型热水器的 太阳能集热器

本实用新型涉及利用太阳辐射将水加热的一种可用于循环型热水器的太阳能集热器。

从理论上来说，太阳能热水器一般由集热器、贮热装置、循环管路和辅助装置组成。

集热器一般分为集热管和反光板(或聚光栅)两部分。集热管为一端开口的全玻璃真空集热管。这种集热管由两根一端封闭的玻璃管组成，其中一根插入另一根之中，两管开口一端的圆形断面经加热熔融为一体，两管封闭一端及管壁之间因有一定距离而形成夹层。其内管外表面附着的材料，即太阳辐射吸收率较高、热辐射率较低的镀膜，使其具有良好的吸热性；其呈真空状态的夹层，使其具有良好的保温性。正因为这种集热管具有以上突出优点，所以装有这种集热管的热水器逐步取代了原来的浅池式、筒式、方箱式、平板式热水器，成为目前称雄市场的一种太阳能热水器。

诚然，这种热水器具有很大优势，但美中不足的是，由于它所用的集热管为一端开口式，所以只有在水平放置时才比较适用于循环型热水器。同时，由于管路中的水无法通过(流过)集热管进行循环，所以热交换速度就受到了一定的约束。鉴于上述原因，它的使用范围势必受到一定的限制。

为了解决上述问题，经过酝酿，本实用新型得以提出的技术方案便应运而生。

具体来说，本实用新型所提出的集热器由集热管若干以及上联通管、下联通管、反光板(或聚光栅)、固定支架等组成。其构造特征如下：

(1)集热管为两端开口的全玻璃真空集热管，由两根两端开口的圆筒形的玻璃管组成，其中一根插入另一根之中，并且保持一定间距；

外管为透光良好的透明玻璃；

内管，或者在其外表面涂镀一层太阳辐射吸收率较高，热辐射率较低的选择性涂料或镀膜，或者整根管子用吸热玻璃直接制成；

两管端部的圆形断面经加热分别熔融为一体，两者之间的夹层最终被抽成真空状态。

(2)集热管两端与上联通管和下联通管相互连通，它们之间采用装配方式，并借助介于两者之间的密封件(上、下联通管可附带与其相连通的过渡件，如焊接或装配一连接短管)使其实现封严连通。即形成一个密封通道：在不泄漏的前提下，使下联通管中的水能够经由集热管顺利流入上联通管。

(3)上、下联通管为圆筒形的管子，可以为直管，也可以为弯管。

(4)上、下联通管外表面附带有保温材料和起保护作用的外壳。采用这种结构的目的主要是为了减少热量损失。

上、下联通管外表面所附带外壳的横截面的轮廓为圆形、椭圆形、正方形(直角处圆滑过渡)，长方形(直角处圆滑过渡)或其他形状。这主要是为了与周围的环境及用户的审美情趣相适应，以便于安装并增加其美观性。

与目前市售的热水器相比，由于本实用新型所用的集热管由一端开口改为两端开口，两端贯通(在竖放或斜放时，上下贯通；在水平放置时，左右贯通)，管路中的水可以通过(流过)集热管进行热交换，所以更便于通过循环方式、特别是自然循环方式对水箱中的水进行加热。

在实际使用时，贮热水箱一般应置于集热器的上方(起码不得低于集热器)，而集热器(以集热管为准)既可以上下放置(竖放或斜放)，也可以水平放置。只要从上联通管(最高处)引出一根管子(上循环管)接在水箱的上部，从下联通管(最低处)引出另一根管子(下循环管)接在水箱的下部，便可构成一个半封闭或全封闭的循环管路。在太阳光的作用下，集热管中的水不断被加热，因而使管路中的水出现温差和压强差，以致形成能够使水流动的虹吸压头。这样以来，集热管中的水便会经由上联通管、上循环管而不断流入水箱；水箱中的水便会经由下循环管、下联通管而不断补充到集热管中。这样就自然而然地形成一种循环(自然循环)，直至最终达到平衡状态。显然，在这一循环过程中，水箱中水的温度会不断升高，最后成为具有一定温度的热水。

毫无疑问，因为集热管既可以上下放置，也可以水平放置；而且上、下联通管既可以做成直管，也可以做成弯管。所以，用户完全可以将位于低处的集热器置于地面上、阳台上或外墙上(平面或曲面均可)，而将位于高处的贮热水箱置于室内，如洗浴间、卫生间、厨房或其他房间。也就是说，这种集热器更便于与建筑物(或构筑物)相结合，并进而实现集热器与贮热水箱的分体安装。如此以来，不仅扩大了太阳能热水器的使用范围，而且也随之带来诸多益处。譬如水箱的选择余地更大：可以制成目前市售的保温程度较高的水箱，也可以制成保温程度较低的水箱，甚至可以制成不带保温层的水箱(如果水箱所放置的房间在夏天不需要考虑炎热程度的话)。特别值得一提的是，如果水箱用散热程度较好的金属材料制造，并且在水箱外面配装一个可以全部或部分打开或者拆卸下来的保温套，这样便可收到一举两得之功效：如果将保温套完全套上，那么四季则可得到温度相对较高的热水；如果将保温套部分或全部打开，那么冬季则可利用水箱中的热水对室内的空气进行加热。

再者，如果将这种集热器成排成行连接在一起，集中对一个位于其上方的贮热水箱进行加热(成组大量使用)，尽管每个集热器均需增加一根管子即下联通管，但由于上、下联通管一般不是作为贮热水箱使用，因而尺寸可以做得尽可能小一些，而且贮热水箱只需做一个大的即可。综合起来考虑，还是可以节省不少材料的。而且，使用的集热器越多，节省的原材料也就会越多，其经济效果是会相当明显的。

此外，上面所提到的贮热水箱，如果它的体积足够大，高度足够用，便可作为能够提供热水的热水塔使用。这种热水装置(热水系统)，无论是用于生活，还是用于生产，其节能潜力是会相当可观的。

总而言之，这种集热器的使用范围更广泛，成组使用更经济，还是具有广阔市场前景的。

为了更直观，更清楚地构勒出本实用新型的具体构造，下面将结合说明书附图及其优选方式作进一步的说明。

在本说明书中：

附图1为可用于循环型热水器的太阳能集热器的示意图。图中，反光板(或聚光栅)及固定支架未示出。

附图2为集热管与上、下联通管第一种优选封严连通方式的示意图。

附图3为集热管与上、下联通管第二种优选封严连通方式的示意图。

附图4为集热管成组大量使用所构成的热水系统的示意图。

在附图1中，[1]为集热管，[2]为下联通管，[3]为上联通管。集热管[1]与下、上联通管相互连通，集热管[1]两端与上联通管[3]和下联通管[2]之间采用装配方式，并借助介于两者之间的密封件，使它们之间一一实现封严连通(其装配结构详见附图2和附图3)。

为了便于说明问题，本说明书在附图1中还标出了用该集热器所构成的热水器的有关构件。其中：[4]为上循环管，[5]为贮热水箱，[6]为下循环管。

在太阳光的作用下，集热管[1]中的水受热后，便经上联通管[3]、上循环管[4]进入贮热水箱[5]的上部，而该水箱下部的水则经下循环管[6]、下联通管[2]进入集热管[1]，这样就形成一种自然循环，从而对贮热水箱中的水进行加热。

在附图2和附图3中，[7]和[9]为密封件，[8]为循环管，[10]为连接短管。

借助附图2和附图3，该集热器的具体构造、特别是集热管的具体构造以及它与上、下联通管封严连通的细部结构，则可得到更为明晰的表述。

集热管的具体构造：

集热管[1]由内管A和外管B组成，内管A插入外管B中，并保持一定间距；

外管B为透光良好的透明玻璃；

内管A，或者在其外表面涂镀一层选择性涂料或镀膜，或者整根管子用吸热玻璃直接制成；

内管A和外管B端部的圆形断面经加热分别熔融为一体，两者之间形成的夹层C最终被抽成真空状态。

上、下联通管的具体构造：

上联通管[3]的外表面附带有保温材料E和起保护作用的外壳G；下联通管[2]的外表面附带有保温材料D和起保护作用的外壳F。

此处需要说明的是，保温材料D和E一般为同一种材料，如发泡聚氨酯；外壳F和G一般也为同一种材料，如工程塑料、镀锌铁皮、合金铝薄板或不锈钢薄板。

集热管与上、下联通管封严连通的细部结构：

第一种优选方式：上联通管[3]和下联通管[2]上分别开有圆孔，在这些圆孔中装有中间带通孔的密封件[7]，集热管[1]两端则分别紧密插入这些密封件的通孔之中。简而言之，即集热管[1]两端分别插入装有密封件的上、下联通管中，从而一一实现它们之间的封严连通。

第二种优选方式：上联通管[3]和下联通管[2]上分别附带有与其连相通的连接短管[10](该管可以为直管，也可以为弯管——包括直角弯管，附图3所示的连接短管为直管)，这些连接短管分别紧密插入中间带有通孔的密封件[9]的通孔之中，而这些密封件又分别紧密插入集热管[1]两端的管孔之中。也就是说，密封件[9]一头与连接短管[10]承插连接，另一头与集热管[1]两端的管孔承插连接，从而一一实现它们之间的封严连通。

此处需要说明的是，在采用第一种优选方式时，如果选用的上、下联通管的尺寸足够大的话，实际上即成为两个可贮存较多热水的箱体。如果再在上、下联通管之间加装一根管子——附图2中的循环管[8]，这样即可实现水从集热管[1]，经上联通管[3]、循环管[8]、下联通管[2]再回到集热管[1]的自然循环。尽管因为温差和压强差较小，管路中的水循环较慢，并且上、下联通管中的水有较大的温度梯度：上联通管[3]中的水温较高，下联通管[2]中的水温较低。换言之，即这种集热器(实际上是一种不需要另设专门贮热水箱的自然循环型热水器)能够提供高、低两种不同温度的热水。这一特点，在某些情况下还是具有一定使用价值的。

在附图4中，[11]为本实用新型所提出的集热器，[12]为特制的贮热水箱。图中的箭头表示水的循环方向。从图中不难看出，在这里是15个集热器分作3排并联在一起，与贮热水箱[12]及循环管路所组成的一个热水系统(在这一系统中，贮热水箱摆放的位置高于集热器)。该系统在太阳光的作用下，通过自然循环，即可对贮热水箱中的水进行加热。

最后需要强调的是，本实用新型所提出的集热器一般是采用循环方式对贮热水箱中的水进行加热的。因而，如果采用，的是自然循环方式，则贮热水箱摆放的位置一般应高于集热器；上循环管不得低于上联通管并且要逐渐抬高，不得上下打弯(否则应在打弯处的最高点加装一根通大气管)。如果采用的是强制循环方式，那么对贮热水箱和上循环管则没有什么特别的要求，只要在管路中增加一台循环水泵即可。

另外，如果采用的是自然循环方式，那么贮热水箱中的水平面一定要始终高于上循环管的管口。否则，就无法进行自然循环了。显然，这无疑会给用户带来一些不便。而要解决这一问题，只要在贮热水箱上方增加一个能够随时给贮热水箱加水的带自动上水阀的补水箱就可以了。

Claims (6)

1、一种可用于循环型热水器的太阳能集热器，其组成包括集热管[1]若干以及上联通管[3]和下联通管[2]，其特征在于：

(1)集热管[1]由两根两端开口的圆筒形的玻璃管组成，其中一根插入另一根之中，并且保持一定间距；

外管为透光良好的透明玻璃；

内管，或者在其外表面涂镀一层太阳辐射吸收率较高、热辐射率较低的选择性涂料或镀膜，或者整根管子用吸热玻璃直接制成；两管端部的圆形断面经加热分别熔融为一体，两者之间的夹层最终被抽成真空状态；

(2)集热管[1]两端分别与上联通管[3]和下联通管[2]相互连通，它们之间采用装配方式，并借助介于两者之间的密封件使它们之间一一实现封严连通。

2、如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于上联通管[3]和下联通管[2]上面分别开有圆孔，在这些圆孔中装有中间带通孔的密封件[7]，集热管[1]两端分别紧密插入这些密封件的通孔之中。

3、如权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于上联通管[3]和下联通管[2]上面分别附带有与其相连通的连接短管[10]，这些连接短管分别紧密插入中间带有通孔的密封件[9]的通孔之中，而这些密封件又分别紧密插入集热管[1]两端的管孔之中。

4、如权利要求3所述的太阳能集热器，其特征在于连接短管[10]可以为直管，也可以为弯管，包括直角弯管。

5、如权利要求1、2、3或4所述的太阳能集热器，其特征在于上、下联通管为圆筒形的管子，可以为直管，也可以为弯管。

6、如权利要求5所述的太阳能集热器，其特征在于上、下联通管外表面附带有保温材料和起保护作用的外壳。

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