專利名稱：分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一類通過集熱管系統(tǒng)中傳熱流體的有序流動來提高太陽能熱水 系統(tǒng)熱效率的一種裝置，尤其適用于采用相變式集熱管為采熱元件的分離式太陽能熱水系 統(tǒng)或熱水器
背景技術：
緊湊式太陽能熱水器或熱水系統(tǒng)的特點是多根集熱管，全玻璃真空集熱管或相變 式集熱管，后者俗稱熱管集熱管或超導熱集熱管，直接插進儲熱水箱底部、聯通成整體，而 且集熱管基本直立型，傾角約45°。拫據熱流體相對地易于自發(fā)上浮、冷流體相對地易于自 發(fā)下沉的物理原理，這樣集熱管采集到的熱量極易進入儲熱水箱。在其他條件相當時，緊湊 式太陽能熱水器的熱效率較高。緊湊式的缺點是外形龐大的儲熱水箱暴露于房頂，有損建 筑物外形。分離式或分體式太陽能熱水系統(tǒng)能克服此缺點。分離式太陽能熱水器由儲熱水箱與集熱管系統(tǒng)兩亇可分立的獨立部分組成，集熱 管系統(tǒng)安裝在建筑物外側向陽側，其間由兩根管道，冷水管道、熱水管道，與儲熱水箱連通， 儲熱水箱因之可安置在建筑物的里邊陰蔽處。常用的太陽能集熱管有兩類全玻璃真空集 熱管、相變式集熱管，本文所述集熱管是指后者。相變式集熱管亦有兩類全玻璃型相變式 集熱管，俗稱雙真空集熱管或俗稱雙真空管；金屬_玻璃型相變式集熱管，俗稱熱管或超導 熱集熱管。這兩類相變式集熱管特征是有一亇高真空的外管(如熱管)或外套管(如雙真 空管)，當它倆插進聯集管對應的、附有硅膠密封圈的圓孔后，其高真空的外管或外套管恰 與硅膠圈密合，使得聯集管管腔中的液態(tài)傳熱工質不致外流。相變式集熱管另有一根內管 (金屬材料或玻璃材料制成)，除頂瑞以外，其他均密封于玻璃真空管中；該頂端暴露于外， 正是相變式集熱管的放熱端。當各集熱管插進聯集管后，各相變式集熱管的放熱端沉浸于 聯集管管腔內的液態(tài)傳熱工質中，液態(tài)傳熱工質受熱后可以按自然對流循環(huán)或強制對流循 環(huán)方式把熱量輸入保溫水箱。這就是分離式太陽能熱水器或懸掛式中，以相變式集熱管、 雙真空管為采熱元件的傳統(tǒng)集熱管系統(tǒng)的采熱過程。為簡明，本文用來說明分離式太陽能 熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管的文字說明與圖例說明只以雙真空管插入聯集管為例。集熱管系統(tǒng)由多根集熱管一般按直角90°方向插進一根聯集管，俗稱聯箱構成， 即“直(角)插式”集熱管系統(tǒng)。順便說明，本文將公布另一種，即斜插式集熱管系統(tǒng)(以 下簡稱“斜插式”)，即多根集熱管按斜角75° -89°方向插進聯集管?！爸辈迨交蛐辈迨健?是由于集熱管插入聯集管時的角度不同引起的，所以“直插式或斜插式集熱管系統(tǒng)”與“直 插式或斜插式聯集管”的實際含義相同?，F有分離式的一個結構缺點是其集熱管系統(tǒng)中的集熱管及聯集管，這兩者之一在 空間取向基本上呈水平態(tài)，傾角近似0°，這使其中的流態(tài)物質只能沿水平流動。按上述“熱 流體相對地易于自發(fā)上浮、冷流體相對地易于自發(fā)上下沉”，這種水平流動方向，不是熱流 體、冷流體的自發(fā)方向，這使熱效率降低。再一個缺點是現存商品聯集管的內腔大都是空 腔，當多根集熱管直接插入同一根聯集管后，這種空腔不可能防止冷、熱流體無序混合。對流傳熱是有序流動，這種無序混合必定破壞自然對流傳熱，這必降低熱水系統(tǒng)熱效率。
實用新型內容本實用新型解決技術問題所采用技術方案是提出一種分離式太陽能熱水系統(tǒng)的 斜插式分隔室型聯集管，目的是克服上述兩缺點，使分離式太陽能熱水系統(tǒng)的集熱管系統(tǒng)、 亦即熱水系統(tǒng)本身的熱效率大幅提高。本實用新型的技術方案是把相變式集熱管按斜插式插進聯集管的管腔，聯集管的 管腔內設置一塊平面薄板型的隔板，隔板的上端與兩側端與聯集管的內壁密合，下端與聯 集管的底面分離；相變式集熱管軸線與聯集管軸線之間的夾角的數值范圍是75° -89° ； 隔板與聯集管軸線平行，聯集管的管腔分隔成冷水室與熱水室，冷水室上端有冷水進口、熱 水室上端有熱水出口。這種簡易的技術方案能使分離式太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率大幅度提高，其說理將 在以下具體實施方式
中有敘述。本實用新型的有益效果是結構簡、耗材少，價格、成本較低；熱效率高，即其“性 價比”很高。

圖1是懸掛式傳統(tǒng)集熱管系統(tǒng)的軸向剖面示意圖；圖2是懸掛式斜插式分隔室型集熱管系統(tǒng)的軸向剖面示意圖；圖3是圖2中m-m方向的剖視圖；圖4是圖2中n-n方向的剖視圖；1、是雙真空管外套管或俗稱雙真空管；2、是雙真空管的內管；3、是雙真空管的放熱端；4、是聯集管外殼或俗稱聯集管；5、隔板；X、是熱水出口 ； Y、是冷水進口 ；、a-a、是雙真空管1軸線；p-p、是聯集管(4)軸線；α、是雙真空管1軸線a_a與聯集管4軸線ρ-ρ的夾角， 以直角或小于直角的夾角為準；h_h是地理垂直線；s-s是地理水平線。圖2是本實用新型的懸掛式斜插式分隔室型集熱管系統(tǒng)的軸向剖面示意圖。如前 述，本文所述雙真空管實為相變式集熱管，即圖2圖面顯示相變式集熱管按斜插式插進聯 集管4的管腔。圖2顯示斜插式分隔室型集熱管系統(tǒng)外形特征是一根聯集管4的右側或左側插入 多根雙真空管1，俗稱單翼型集熱管系統(tǒng)，本實用新型亦可改變?yōu)殡p翼型集熱管系統(tǒng)一根 聯集管(4)在中央，左、右兩側對稱地插進多根雙真空管1 ；這樣聯集管4管腔中設置兩塊 隔板5分隔成三室，從而形成中間是冷水室，左/右兩邊是熱水室，其他雷同。
具體實施方式
實施例一聯集管(4)與本行業(yè)極常用的聯箱實質相同，所以眾所周知的制作工序、工序就 從略，所不同的是如何把傳統(tǒng)的直插式更改為斜插式先在不銹鋼薄板板料對應位置沖壓出一亇坡度為5°的、特定尺寸的正方形凹坑、再在各凹坑的底面沖壓出翻邊的、適宜于鑲 嵌硅膠圈的圓孔。另外聯集管4的內腔寬度顯然要加大，要能同時容納雙真空管1的放熱端 3與寬度為50毫米的冷水室。把附加聚氨酯發(fā)泡硬料的聯集管安置在適宜的支架上，按傳 統(tǒng)直插方式插進足夠的雙真空管1，雙真空管1的數量與規(guī)格取決于用戶陽臺矮墻向陽側 的具體尺寸，最終完成本實用新型的集熱管系統(tǒng)，俗稱集熱器。把制成的集熱管系統(tǒng)安裝在 陽臺矮墻向陽側，冷水進口 Y、熱水出口 X分別用柔性保溫管道與安置在陽臺里側的保溫水 箱的相連通，從而構成一臺采熱方式為自然對流循環(huán)傳熱的陽臺懸掛式太陽能熱水器。這 陽臺懸掛式太陽能熱水器的集熱管系統(tǒng)中采用的聯集管正是分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜 插式分隔室型聯集管。本實用新型的原理從圖2可見，隔板5的左側空間安置有雙真空管1的放熱端3， 這使該空間中液體/水的溫度升高、成為熱水室，而隔板5右側空間相對成為冷水室；熱水 室的熱水自發(fā)上浮，經由熱水出口 X流向保溫水箱；冷水室的冷水自發(fā)下沉，把保溫水箱的 冷水經由冷水進口 Y流入冷水室，再經隔板5下面40mm-100mm空間向熱水室補充流體，最 終完成有序的自然對流循環(huán)傳熱，致使熱效率大幅提高。上述斜插式分隔室型集熱管系統(tǒng)的說理是以自然對流循環(huán)傳熱為例。當聯集管 (4)的冷水進口 Y、熱水出口 X分別與分離式太陽能熱水系統(tǒng)的驅動傳熱工質的循環(huán)泵管道 流動系統(tǒng)相應地連接后，它亦同樣適用，所以本實用新型對自然或強制對流循環(huán)采熱的兩 類分離式太陽能熱水系統(tǒng)的集熱管系統(tǒng)均適用。實施例二把上述最終完成的集熱管系統(tǒng)安裝在陽臺矮墻向陽側，冷水進口 Y、熱水出口 X分 別用柔性保溫管道與安置在陽臺里側的分離式太陽能熱水系統(tǒng)的驅動傳熱工質的循環(huán)泵 管道流動系統(tǒng)相應地連接后，就構成一臺采熱方式為強制對流循環(huán)傳熱的陽臺懸掛式太陽 能熱水器。
權利要求分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管，其特征在于，相變式集熱管(1)按斜插式插進聯集管(4)的管腔，聯集管(4)的管腔內設置一塊平面薄板型的隔板(5)，隔板(5)的上端與兩側端與聯集管(4)的內壁密合，下端與聯集管(4)的底面分離。
2.根據權利要求1所述的分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管，其特征在 于，所述相變式集熱管(1)軸線(a_a)與聯集管(4)軸線(p-p)之間的夾角(α)的數值范 圍是 75° -89°。
3.根據權利要求1所述的分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管，其特征在 于，所述隔板(5)與聯集管(4)軸線(p-p)平行，把聯集管(4)的管腔分隔成冷水室與熱水 室，冷水室上端有冷水進口(Y)、熱水室上端有熱水出口(X)。
專利摘要本實用新型公開了一種分離式太陽能熱水系統(tǒng)的斜插式分隔室型聯集管，相變式集熱管(1)按斜插式插進聯集管(4)的管腔后，相變式集熱管(1)軸線(a-a)與聯集管(4)軸線(p-p)之間的夾角(α)的數值范圍是75°-89°；聯集管(4)的管腔內設置一塊平面薄板型的隔板(5)，把聯集管(4)的管腔分隔成冷水室與熱水室，冷水室上端有冷水進口(Y)、熱水室上端有熱水出口(X)。該斜插式分隔室型聯集管適用于包括陽臺懸掛式太陽能熱水器在內的分離式太陽能熱水系統(tǒng)，或適用于采熱工作方式為自然對流循環(huán)傳熱或強制對流循環(huán)傳熱的分離式太陽能熱水系統(tǒng)。本實用新型優(yōu)點是結構簡、耗材少，熱效率高，其“性價比”高。
文檔編號F24J2/46GK201731659SQ20092029899
公開日2011年2月2日 申請日期2009年12月19日 優(yōu)先權日2009年12月19日
發(fā)明者劉聲普, 劉進豐 申請人:劉聲普