CN2861875Y - 太阳能真空玻璃集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能真空玻璃集热器，它包括上下层玻璃和玻璃边框，上下层玻璃和玻璃边框构成真空腔，放置在真空腔内的热管固定在超薄集热板上，特征是在上层玻璃上加工有进口热交换孔和出口热交换孔，热管的进口、出口分别安装在进口热交换孔和出口热交换孔内，热管通过外部循环管道与换热器连接，构成分离式热管系统。热管的进口和出口均为陶瓷接头，并通过金属波纹管与热管管身连接。在进口热交换孔和出口热交换孔的外侧均安装有金属保护套。本实用新型兼具平板型和真空热管型太阳能集热器优点，并还具有建筑材料功能和吸收太阳热能的双重功能、单位面积内热功转换效率高、真空绝热、热量损耗少、节约能源、结构强度高等优点。

Description

太阳能真空玻璃集热器

技术领域

本实用新型涉及可再生能源---太阳能光热领域和建筑材料领域，尤其是涉及一种用于太阳能热水器、太阳能空调器中的一种具有光热转换功能的太阳能真空玻璃集热器。

背景技术

太阳能与建筑一体化是人们在利用太阳能方面所构思的一个良好愿景，经过20多年的研究、开发、攻关的历程，太阳热能应用与建筑结合取得了明显进展。

目前，广泛应用的集热器大多为平板型和真空管型。但是，无论平板太阳能集热器或是真空管集热器，在与建筑一体化结合的过程中都有不尽人意之处。平板型虽然在形式上与建筑物具有较好的结合优势，但因集热器受热传导、热对流及热辐射的影响热损失较大，只能在较低温区运行，应用受到很大的限制。真空管集热器虽具有卓越的热效率，可以在较高温区运行，却因外形庞大、构件复杂，在太阳能与建筑一体化的过程中比较难有建树。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有建筑材料功能和吸收太阳热能的双重功能、单位面积内热功转换效率高、真空绝热、热量损耗少、节约能源、性能可靠、结构强度高的太阳能真空玻璃集热器。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括由钢化玻璃或高硼硅玻璃制成的上层玻璃、下层玻璃和玻璃边框，上层玻璃、下层玻璃和玻璃边框经熔合并通过真空抽气管构成真空腔，在真空腔内的上层玻璃和下层玻璃之间设有起支撑作用的玻璃支柱，在真空腔内放置有热管，热管固定在超薄集热板上，在超薄集热板上加工有让玻璃支柱穿过的玻璃支柱孔，特征是在上层玻璃上加工有进口热交换孔和出口热交换孔，热管的进口安装在进口热交换孔内，热管的出口安装在出口热交换孔内，热管的进口和出口分别通过外部循环管道与换热器连接，构成分离式热管系统。

热管的进口和出口均为陶瓷接头，热管的进口和出口均通过金属波纹管与热管管身连接。

在进口热交换孔和出口热交换孔的外侧均安装有起加固进口热交换孔和出口热交换孔及防止温度突变作用的金属保护套。

为将超薄集热板悬挂在真空腔的中间，在超薄集热板上加工有悬挂定位孔，悬挂定位柱穿过悬挂定位孔将超薄集热板固定在悬挂定位柱的中间，悬挂定位柱的上端顶住上层玻璃，下端抵住下层玻璃。

固定在悬挂定位柱中间的超薄集热板上下两面均夹有将超薄集热板夹紧的绝热材料垫片。

在超薄集热板表面镀有太阳能选择性吸收镀膜。

在下层玻璃的朝阳玻璃表面上镀有玻璃增透膜或自洁净膜。

本实用新型由于将超薄热管集热板设计在真空玻璃的真空腔内，因而具有建筑材料功能和吸收太阳热能的双重功能，这种功能性真空玻璃可以吸收太阳热能，对于一座住宅楼来说，利用外墙就可为整座大楼的居民提供80％的热水用量。同时，还可以为室内采暖、太阳能空调提供大量的中、高温热源，每年可以节省大量的电力或煤气。此外，太阳能真空玻璃作为新型功能性建材可以替代部分墙体，节省建筑费用，在保持屋内温度，防止过多阳光进入屋内等方面与普通建筑外墙并无区别。

本实用新型同现有技术相比具有如下优点：

1、在太阳光热转换方面，集中了平板型集热器和真空热管型集热器各自的突出优点，这主要表现在以下方面：单位面积内热功转换效率高；高真空绝热，热量的损耗少，性能可靠，可以节约大量能源；材质采用钢化玻璃或高硼硅玻璃，结构强度高；采用热管传热并对热管进行高度模块化集成，因而总的热效率高；

2、在建筑一体化方面，产品本身就是建筑用材料，和建筑物具有天然的结合优势，是建筑物中阳台护栏、窗户下的墙体、屋顶、朝南、西玻璃幕墙理想的具有功能性的替代品，它可以配合其它中空玻璃在建筑中广泛使用；

3、进口热交换孔和出口热交换孔布置在玻璃平面上，这种设计使得本实用新型可以配合其它中空玻璃一道构筑玻璃幕墙，能在建筑中广泛使用，并且安装与维护非常方便。这种设计的另一个优点在于：有足够的对称空间以供用技术措施来处理玻璃与金属封接的强度和热稳定问题；

4、进口热交换孔、出口热交换孔和低热导率的陶瓷接头用低熔点封接玻璃进行封接，起到了隔热作用避免了高温对玻璃焊缝的热冲击。陶瓷接头是经陶瓷金属化后与可伐金属管焊接而成的一种高密封接头，其特点是：抗腐蚀，高密封、高强度，有利于和外部的循环管连接；采用绝热陶瓷在玻璃和金属之间进行过渡封接，提高了封接强度；

5、提高了产品热稳定性。真空玻璃的热交换孔是和集热板直接存在大量热传导的地方，金属保护套的重要作用是在热交换孔周边设置了一个较高的温度区域，对热交换孔形成了一道热骤变缓冲屏障，避免温度在玻璃焊缝附近产生突变，这样可以更加有效地保护玻璃焊缝不受温度骤变的热冲击，提高产品的热稳定性；

6、陶瓷接头与热管管身的焊接采用金属波纹管作为热膨胀补偿装置，这种设计可以消除集热板受热膨胀时所产生的不良应力对玻璃热交换口的气密性影响；

7、超薄集热板在真空腔中采用悬挂装置定位，即：在超薄集热板上布有若干个较大的悬挂定位孔，定位孔中的支撑柱是直径较大的高硼硅玻璃或绝热陶瓷柱，用陶瓷纤维垫片将集热器夹紧后，利用真空玻璃的受压特性将超薄热管集热板悬挂定位于玻璃壁上，使集热板处于弹性状态下。有效地消除了集热板本身的热膨胀对真空玻璃的影响；

8、超薄集热板表面镀有太阳能选择性吸收镀膜，由于本实用新型整体热效率高，因此在作为外墙或者屋顶大面积使用时，可以配合增透膜对太阳能选择性吸收镀膜的颜色有所选择，太阳能选择性吸收镀膜颜色可选择砖红色、瓦红色、绿色、金黄色、蓝色、黑色等，以提高产品的装饰性，使建筑物保持传统的色彩。这可为房地产开发商、建筑设计者赋予广阔的色彩想象空间，使建筑物呈现出色彩斑斓的和谐之美。

本实用新型与换热器之间采用双温循环热交换方式。双温循环热交换是通过吸热介质进行热交换的，吸热介质始终在集热板与热交换器加套之间形成的闭合系统中循环流动，介质利用热虹吸原理或强制循环方式将热能传到热交换器将水加热。循环介质为特殊的防冻、防腐溶液可在-30至300度的环境中正常运行，即使在北方最冷的天气里都能保证管道不会爆裂，适宜南方和北方广大地区使用。本实用新型的真空腔内的真空度保持5*10-4p，并采用蒸散型或长效型两种吸气剂，使真空腔长期维持较高的真空度。

因此，本实用新型兼具平板型和真空热管型太阳能集热器优点，是一种既能与建筑物有机结合，又易于被建筑设计者、开发商、楼房拥有者普遍接受的功能性建筑材料。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的分解图；

图3为螺旋式热管集热板的结构示意图；

图4为螺旋式热管集热板在真空腔内的悬挂定位图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型包括由钢化玻璃或高硼硅玻璃制成的上层玻璃8、下层玻璃11和玻璃边框10，上层玻璃8、下层玻璃11和玻璃边框10经熔合并通过真空抽气管15构成真空腔6，在真空腔6内的上层玻璃8和下层玻璃11之间设有起支撑作用的玻璃支柱9，在真空腔6内放置有热管3，热管3固定在超薄集热板5上，在超薄集热板5上加工有让玻璃支柱9穿过的玻璃支柱孔18，在上层玻璃8上加工有进口热交换孔14和出口热交换孔13，热管3的进口1安装在进口热交换孔14内，热管3的出口12安装在出口热交换孔13内，热管3的进口1和出口12分别通过外部循环管道与换热器连接，构成分离式热管系统。

热管3的进口1和出口12均为陶瓷接头，热管3的进口1和出口12均通过金属波纹管17与热管管身19连接。

在进口热交换孔14和出口热交换孔13的外侧均安装有起加固进口热交换孔14和出口热交换孔13及防止温度突变作用的金属保护套2。

为将超薄集热板5悬挂在真空腔6的中间，在超薄集热板5上加工有悬挂定位孔20，悬挂定位柱4穿过悬挂定位孔20将超薄集热板5固定在悬挂定位柱4的中间，悬挂定位柱4的上端顶住上层玻璃8，下端抵住下层玻璃11。

固定在悬挂定位柱4中间的超薄集热板5上下两面均夹有将超薄集热板5夹紧的绝热材料垫片21。

在超薄集热板5表面镀有太阳能选择性吸收镀膜7。

在下层玻璃11的朝阳玻璃表面上镀有玻璃增透膜或自洁净膜16。

Claims (7)

1、一种太阳能真空玻璃集热器，包括由钢化玻璃或高硼硅玻璃制成的上层玻璃(8)、下层玻璃(11)和玻璃边框(10)，上层玻璃(8)、下层玻璃(11)和玻璃边框(10)经熔合并通过真空抽气管(15)构成真空腔(6)，在真空腔(6)内的上层玻璃(8)和下层玻璃(11)之间设有起支撑作用的玻璃支柱(9)，在真空腔(6)内放置有热管(3)，热管(3)固定在超薄集热板(5)上，在超薄集热板(5)上加工有让玻璃支柱(9)穿过的玻璃支柱孔(18)，其特征在于：在上层玻璃(8)上加工有进口热交换孔(14)和出口热交换孔(13)，热管(3)的进口(1)安装在进口热交换孔(14)内，热管(3)的出口(12)安装在出口热交换孔(13)内，热管(3)的进口(1)和出口(12)分别通过外部循环管道与换热器连接。

2、如权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：热管(3)的进口(1)和出口(12)均为陶瓷接头，热管(3)的进口(1)和出口(12)均通过金属波纹管(17)与热管管身(19)连接。

3、如权利要求1或2所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：在进口热交换孔(14)和出口热交换孔(13)的外侧均安装有起加固进口热交换孔(14)和出口热交换孔(13)及防止温度突变作用的金属保护套(2)。

4、如权利要求3所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：在超薄集热板(5)上加工有悬挂定位孔(20)，悬挂定位柱(4)穿过悬挂定位孔(20)将超薄集热板(5)固定在悬挂定位柱(4)的中间，悬挂定位柱(4)的上端顶住上层玻璃(8)，下端抵住下层玻璃(11)。

5、如权利要求4所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：固定在悬挂定位柱(4)中间的超薄集热板(5)上下两面均夹有将超薄集热板(5)夹紧的绝热材料垫片(21)。

6、如权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：在超薄集热板(5)表面镀有太阳能选择性吸收镀膜(7)。

7、如权利要求1所述的太阳能真空玻璃集热器，其特征在于：在下层玻璃(11)的朝阳玻璃表面上镀有玻璃增透膜或自洁净膜(16)。

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