[發明專利]一種熱管式太陽能集熱管

無效

• 申請號: 200710176622.X
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN101144655A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 張永平
• 申請（專利權）人: 張永平
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/32;F24J2/46
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司
• 代理人: 王德楨

技術領域

本發明涉及一種熱管式太陽能集熱管。

背景技術

目前，太陽能集熱管使用最多的是雙層玻璃單真空內走水式集熱管，因其技術產生時間早，且成本較低的特點而被廣泛使用，但其缺點較多：如熱利用率低，浪費水資源，易產生水垢；且一旦產生水垢會導致集熱管效率大幅下降，冷熱不均易爆管，寒冷冬天易凍裂，安全性差等。針對這些缺點，九十年代至今，引入了熱管原理，相對應的技術有：雙真空玻璃熱管式，真空玻璃金屬熱管式，雙層玻璃單真空+金屬熱管式。帶金屬熱管式的后兩項技術已初步形成產業化，但其缺點是成本太高，每臺高出700-1200元，占用了大量銅資源；雙真空玻璃熱管價格便宜但因無法解決熱工質充分利用的難題，經過一段時間的試生產和試用不得不下馬。因此，發明一種價格與雙層玻璃單真空內走水式集熱管相當的熱管式太陽能集熱管意義特別重大，那么熱管式太陽能集熱管應該是突破口。

現有的雙真空玻璃熱管式集熱管為保證太陽光線的采集效果，采用的是圓管外鍍涂層的方式，而用圓管方式因其圓腔空間大，根本無法將少量的導熱介質快速充分加熱，即使導熱介質能快速充分加熱，因放熱部分的體積僅占整個空腔體積的十分之一弱，根本無法將熱量高效率地傳遞給水箱中的水。而已有技術要縮小吸熱部分的空腔則對太陽光線的采集能力將大幅度下降，如果增加導熱介質的量，會因為加熱膨脹而發生爆管現象。從以上可以看出，如何在保證采光能力的基礎上，減少吸熱部分空腔體積，將是玻璃熱管產業化的技術關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種節省原料和能源，熱效率高，熱啟動快，不會爆管，冬天不會凍裂管適用地域廣，長期使用熱轉換率不會衰減且安全性能高的熱管式太陽能集熱管。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種熱管式太陽能集熱管，它是由外套管和內熱管組成，所述內熱管是由吸熱部分和放熱部分一體構成，內熱管的吸熱部分設于外套管內，所述內熱管的吸熱部分的橫截面為圓弧形的設有中空內腔的雙層結構，內熱管的放熱部分卡固于外套管外，且內熱管和外套管相卡固連接處為密封連接，內熱管設于外套管內的外壁與外套管內管腔壁之間是真空狀態，內熱管的吸熱部分的外表面鍍有太陽能吸收涂層，內熱管內腔裝設有導熱介質。

在所述內熱管的吸熱部分的橫截面為圓弧形的設有中空內腔的雙層結構上，設有中空的橫截面為圓弧形的內腔。

在所述內熱管的吸熱部分的橫截面為圓弧形的設有中空內腔的雙層結構上，設有中空的橫截面為圓形、方形、月牙形、三角形、矩形、梅花形、心形、多邊形或波浪形的內腔。

所述內熱管的吸熱部分的橫截面可以為中空的圓弧形內腔與中空的圓形、方形、月牙形、三角形、矩形、梅花形、心形、多邊形或波浪形的內腔的結合。

所述內熱管的材質是玻璃、塑料、金屬銅、金屬鋼、金屬鋅或鋁合金。

所述導熱介質是氣-液相變的導熱介質，還可以是復合無機超導熱介質。

所述內熱管的吸熱部分內腔表面可以是鍍有太陽能吸收涂層。

所述內熱管的放熱部分的外表面可以是鍍有防垢導熱涂層

所述內熱管的放熱部分的內腔橫截面的形狀是園形、橢圓形或圓弧形。

所述內熱管的吸熱部分的雙層圓弧結構內壁間距離為0.01-15mm。

所述內熱管的放熱部分的長度為至少5cm。

所述外套管的橫截面的形狀是圓形、橢圓形或園弧形。

由于本發明關鍵部分內熱管的吸熱部分采用的為設有中空內腔的雙層圓弧結構，采用該結構有以下好處：

a.采集面積和采集效率與目前最通用的圓管方式基本相同。

從采集面積而論，相同半徑的雙圓弧形和圓管方式基本一致；而從采集效率來說，雙圓弧形比圓管方式效率還要高，因為圓弧形在光線進入后的反射光可以被二次甚至三次吸收，尤其是太陽光最強時，吸收效果更好；

b.雙圓弧形結構能使導熱介質在上下圓弧內壁之間與上下圓弧內壁直接接觸，太陽能能直接高效率地加熱導熱介質，使之受熱激化，從而保證了太陽能的有效傳遞；

c.因雙圓弧形的內腔占有空間很少，熱管的大部分空腔在放熱部分，這樣使得帶有太陽能能量的導熱介質大部分在放熱部分中，從而能有效的將太陽能傳遞給水箱中的水。

使用本發明的上述方案，使太陽能熱水器在以下幾個方面與現有技術對比中，具有下述優勢：

I.與目前最大量使用的雙層玻璃單真空內走水式集熱管相比：

(1).價格相當；

(2).節水30-80公斤/臺，按全國現有的使用量2000萬臺計算，全國每年節水達100-150萬噸；