專利名稱：抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，屬太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
全玻璃真空管太陽能集熱器是目前太陽能光熱轉(zhuǎn)化技術(shù)中的先進(jìn)技術(shù)，與平板型太陽能集熱器比較，其平均熱效率高，玻璃耐腐蝕，使用壽命長；受環(huán)境溫度影響甚小，全玻璃真空管太陽能熱水器節(jié)能、方便、實(shí)用、深受廣大用戶歡迎，已成為人們?nèi)粘Ｉ钏匦?。但存在的主要問題是在北方較寒冷地區(qū)冬季達(dá)到-30～-50℃，尤其是遇連續(xù)多日陰雨天氣，易使全玻璃真空管凍裂；目前采用的防凍方法主要是在水箱進(jìn)、出水管道上設(shè)改進(jìn)措施，冬季較寒冷時(shí)，晚間把水管中的水排空，但只是局部解決水管防凍問題；還有是在水箱內(nèi)安裝電加熱管，對水箱的水加熱。前者只能解決冬季不是很冷的地區(qū)防凍問題；后者仍然需要使用能源。存在的另一問題是集熱器承受水壓能力差，易變形，甚至影響全玻璃真空管太陽能集熱器的使用，經(jīng)國內(nèi)專利檢索，已有人在進(jìn)行研究這方面的問題，如；中國專利1997年7月16日公開的，申請日1996年7月30日，申請人北京清華大學(xué)太陽能電子廠，申請?zhí)?6109027.8，發(fā)明名稱承壓式全玻璃真空管太陽能集熱器，本發(fā)明目的的技術(shù)要點(diǎn)是采用承壓式連集管、抗彎尾座，沿全玻璃真空太陽能集熱管方向加支承件，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能承受3.5-4.5個(gè)大氣壓的自來水壓力，能構(gòu)成承壓式全玻璃太陽能(開)水器和熱水供給系統(tǒng)，使用方便，承壓能力有所提高，但仍然較低，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，尚不能同時(shí)解決抗凍問題。
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可單級(jí)、或多級(jí)串并聯(lián)使用，安裝維修方便，抗凍效果好，在-30～-50℃不結(jié)冰，承壓能力增強(qiáng)至12個(gè)大氣壓以上的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器。
本發(fā)明的目的是采用如下方式來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，包括全玻璃真空太陽能集熱管2、連集管3、尾座1及支架6，其特征在于在連集管3的背陰側(cè)設(shè)置有換熱箱4，連集管3與換熱箱4經(jīng)兩根管道5、7相連，連集管3與換熱箱4內(nèi)充有防凍液11，貫穿換熱箱設(shè)有換熱管14。
本發(fā)明的目的還可采用如下方式來實(shí)現(xiàn)所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的設(shè)置在連集管3背陰側(cè)的換熱箱4可與連集管3平行放置或垂直屋頂放置，連集管3頂端接口經(jīng)管道連接換熱箱的中上部接口，連集管3下部接口經(jīng)管道連接換熱箱4的下部接口。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱4，在連集管3為多級(jí)串聯(lián)時(shí)，可為一級(jí)加長箱或多級(jí)串聯(lián)箱。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的連集管3、換熱箱4外部均設(shè)有保溫層9、13及外殼8、12。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱4頂端一側(cè)還可包括與一U形連接管15相連的罐體16，連集管3頂端一側(cè)還可包括放氣閥10。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的貫穿換熱箱4的換熱管14可為圓管或方管或波紋管。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱管(14)表面可設(shè)有換熱翼片。
所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱(4)為圓拄狀或棱拄狀。
本發(fā)明的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器的工作原理及優(yōu)點(diǎn)如下由于連集管及與其相連的換熱箱、全玻璃真空集熱管中充滿防凍液，在環(huán)境溫度很低比如-30～-50℃時(shí)不會(huì)結(jié)冰；貫穿換熱箱的換熱管中的水通過水泵與大水箱中水循環(huán)換熱，故可保持零度以上不結(jié)冰，大水箱中水在特殊情況下，也可采用公知的電加熱技術(shù)加熱使其保持一定的水溫；換熱管中水將有少量熱能經(jīng)管壁傳導(dǎo)至換熱箱中防凍液，該換熱箱是帶保溫層的，散熱損失很??；由于換熱箱至連集管的對流換熱管道是由高向低設(shè)置的，故連集管中熱能可單方向?qū)α髦翐Q熱箱，而換熱箱中熱能無法對流至連集管，連集管仍保持零度以下的溫度，這樣，水泵循環(huán)的水熱能散失量很??；另外，在換熱箱中貫穿換熱箱設(shè)置換熱管，換熱管由于內(nèi)徑相對較小，承壓能力強(qiáng)，能夠承受12個(gè)以上的大氣壓，使全玻璃真空管太陽能集熱器能夠適合于水壓較高的國家和地區(qū)使用。


圖1是本發(fā)明抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的集熱器連集管、換熱箱兩管道相連時(shí)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明換熱箱與連集管平行放置多級(jí)串并聯(lián)制成的太陽能熱水器系統(tǒng)連接示意圖；圖4是本發(fā)明換熱箱垂直屋頂放置的連接示意圖；圖1-4是本發(fā)明抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器的最佳實(shí)施例，圖中1尾座2全玻璃真空集熱管 3連集管 4換熱箱 5上連接管 6支架 7下連接管 8、12外殼 9、13保溫層 10放氣閥 11防凍液 14換熱管 15U形連接管 16罐體 17小水泵 18微型泵 19水箱。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖2所述，本發(fā)明抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器的連集管3和換熱箱4內(nèi)膽用金屬材料焊接，外殼用金屬材料鉚接，保溫材料9、13在內(nèi)膽與外殼之間，換熱管14采用壁厚0.5-5mm的金屬板制成，防凍液11通過罐體16加入到換熱箱4與連集管3中。單級(jí)使用時(shí)，換熱箱4如圖1所示通過上管道5、下管道7連接并固定在連集管3的背陰面，換熱管14兩端通過管道與水箱相連。如圖2、3所示，由于換熱箱4至連集管3的對流上管道5，下管道7系由高向低設(shè)置，故連集管3中熱能可單方向向換熱箱4對流，換熱箱4中熱能不能反向?qū)α髦吝B集管3。連集管3，換熱箱4帶有保溫層，內(nèi)膽內(nèi)充滿防凍液11，不會(huì)結(jié)冰；至大水箱19的連接管路也有較好的保溫措施，故夜間及連陰天時(shí)，為防止換熱管14及連接管路中水結(jié)冰而開啟微型水泵18，強(qiáng)制循環(huán)時(shí)，熱能散失量非常小，保證了冬天北方寒冷季節(jié)，溫度非常低時(shí)，比如-30～-50℃時(shí)集熱器能夠正常運(yùn)行，有效的防止了全玻璃真空管太陽能集熱器的損壞；另外，在換熱箱4中貫穿換熱箱4設(shè)置換熱管14，換熱管14由于內(nèi)徑相對較小，承壓能力強(qiáng)，能夠承受12個(gè)以上的大氣壓，使全玻璃真空管太陽能集熱器能夠適合于水壓較高的國家和地區(qū)使用。
當(dāng)需多級(jí)串并連大面積使用時(shí)，如圖3所示，通過管道將連集管3串聯(lián)在一起，換熱箱4可為一級(jí)加長箱或多級(jí)串聯(lián)箱，再多組并聯(lián)，回路中通過管道連接相互并聯(lián)的小水泵17和微型泵18，再與水箱19相連，有陽光時(shí)開啟小水泵17，連集管3中防凍液將全玻璃真空管太陽能集熱管采集到的陽光熱能單方向?qū)α髦翐Q熱箱4中防凍液，貫穿換熱箱4的換熱管14中水將被加熱，水被小水泵17強(qiáng)制循環(huán)至大水箱19，大水箱19中水被加熱。夜間或連陰天時(shí)，假設(shè)環(huán)境溫度極低，比如-30～-50℃時(shí)連集管3中由于充滿防凍液，不怕結(jié)冰，為使貫穿換熱箱的換熱管中水不結(jié)冰，靠設(shè)計(jì)安裝于管路中的微型泵18與大水箱19中水(高于0℃)強(qiáng)制循環(huán)，大水箱19中水由于熱容量很大不易降到0℃，特殊情況下，大水箱19中水還可靠公知的技術(shù)由電加熱維持一定的溫度而不結(jié)冰。
換熱箱4與屋頂垂直放置時(shí)，如圖4所示，換熱箱4應(yīng)高于連集管3，換熱箱至連接管的上管道5下管道7均由高到低設(shè)置。
設(shè)置在換熱箱4中的換熱管14可采用圓管或方管或波紋管等。
換熱管14表面可設(shè)有換熱翼片。
換熱箱4為圓拄狀或棱拄狀。
權(quán)利要求
1.一種抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，包括全玻璃真空太陽能集熱管(2)、連集管(3)、尾座(1)及支架(6)，其特征在于在連集管(3)的背陰側(cè)設(shè)置有換熱箱(4)，連集管(3)與換熱箱(4)經(jīng)兩根管道(5)、(7)相連，連集管(3)與換熱箱(4)內(nèi)充有防凍液(11)，貫穿換熱箱設(shè)有換熱管(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的設(shè)置在連集管(3)背陰側(cè)的換熱箱(4)可與連集管(3)平行放置或垂直屋頂放置，連集管(3)頂端接口經(jīng)管道連接換熱箱的中上部接口，連集管(3)下部接口經(jīng)管道連接換熱箱(4)的下部接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱(4)，在連集管(3)為多級(jí)串聯(lián)時(shí)，可為一級(jí)加長箱或多級(jí)串聯(lián)箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的連集管(3)、換熱箱(4)外部均設(shè)有保溫層(9)、(13)及外殼(8)、(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱(4)頂端一側(cè)還可包括與一U形連接管(15)相連的罐體(16)，連集管(3)頂端一側(cè)還可包括放氣閥(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的貫穿換熱箱(4)的換熱管(14)可為圓管或方管或波紋管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱管(14)表面可設(shè)有換熱翼片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器，其特征在于所述的換熱箱(4)為圓拄狀或棱拄狀。
全文摘要
一種抗凍承壓式全玻璃真空管集熱器,屬太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域,包括全玻璃真空太陽能集熱管(2)、連集管(3)、尾座(1)及支架(6),其特征在于:在連集管(3)的背陰側(cè)設(shè)置有換熱箱(4),連集管(3)與換熱箱(4)經(jīng)兩根管道(5)、(7)相連,連集管(3)與換熱箱(4)內(nèi)充有防凍液(11),貫穿換熱箱設(shè)有換熱管(14),具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可單級(jí)或多級(jí)串并聯(lián)使用,安裝維修方便,抗凍效果好,在－30～－50℃不結(jié)冰,承壓能力增強(qiáng)至12個(gè)大氣壓以上等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/05GK1244648SQ9811038
公開日2000年2月16日 申請日期1998年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月6日
發(fā)明者黃永年 申請人:黃永年