[發明專利]太陽能熱水器

無效

• 申請號: 201010107959.7
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101769641A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 劉志剛;張承武;管寧
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: F24J2/32
• 分類號: F24J2/32;F24J2/46
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術領域

本發明涉及太陽能熱水器，尤其涉及一種帶有振蕩熱管或者熱管的太陽能熱水器。

背景技術

太陽能熱水器是利用太陽的能量將水從低溫度加熱到高溫度的裝置，其核心部件是集熱器，集熱器性能的好壞對熱水器性能起決定性作用。經過半個世紀的發展，太陽能熱水器的技術已經日益成熟，其種類也逐漸增多。根據其集熱器類型的不同，目前最為常用的太陽能熱水器是真空管型太陽能熱水器和平板型太陽能熱水器，尤其在我國，真空管型太陽能熱水器已經得到大規模應用。近幾年，熱管作為一種高效的導熱裝置開始在太陽能熱水器中得到應用，熱管太陽能熱水器也開始逐漸應用。以上幾種太陽能熱水器的集熱器經過不斷的發展完善，都得到了廣泛的應用，但是隨著科學技術的發展以及環保等方面的要求提高，它們的缺點逐漸暴露出來，為了保證水的自然循環，水箱必須置于上端的單一結構以及固定的安裝位置和必須的傾斜角度的缺點暴露的最為顯著。這些弊端到目前為止都沒有得到很好的解決，整個行業都處于一種低技術含量的水平上，大企業相對于小企業幾乎無優勢可言，行業整合勢在必行。

振蕩熱管作為一種新型換熱裝置，它與普通熱管相比差異很大。它具有體積小、結構簡單、成本低等特點；振蕩熱管的傳熱性能與普通熱管相比有較大差異，其內部不僅存在相變傳熱，還存在由于汽液振蕩所造成的顯熱傳遞，它沒有普通熱管所有的那些極限限制，因此其傳熱性能大大優于普通熱管；而且振蕩熱管的適應性好，可以隨意彎曲、可以存在多個加熱端和冷卻端。當然，振蕩熱管也存在許多不足，比如其直徑不能過大和過小，否則無法完成振蕩循環，管式振蕩熱管無法完成對平面式發熱面的有效散熱，板式振蕩熱管也由于其與發熱面的有效接觸面積有限而限定了其性能的發揮。專利振蕩流熱管復合強化太陽能熱水器(200510001977.6)就是在太陽能熱水器中利用振蕩熱管強化了熱水器的傳熱效果，減小了熱水器的換熱面積。但是該專利中，振蕩熱管只是一個簡單的復合，原來真空管式太陽能熱水器自然對流的換熱模式還保留，熱水器本身原有的結構和部件沒有減少，原材料消耗增加，加工及組裝難度也增大，其成本的增加是顯而易見的，而振蕩熱管超強換熱能力沒有被充分的利用。現有熱管型太陽能熱水器其應用與上述專利中對振蕩熱管的應用相似。眾所周知，太陽能熱水器為了吸收太陽輻射熱，太陽能熱水器的安裝必須與水平面成一定角度，因此它只能安裝于屋頂，或者以傾斜角度置于墻壁側面(壁掛式太陽能熱水器)，這不僅大大增加了安裝的成本與難度，而且嚴重影響了建筑外觀。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足提出了一種能夠高效吸熱、無需傾斜安裝的帶有傾斜翅片振蕩熱管或熱管集熱器的太陽能熱水器。

本方案是通過如下技術措施實現的：一種太陽能熱水器，包括帶有進出水口的水箱，集熱器，其特征是所述集熱器包括箱體和布置在箱體中的至少一列集熱管，所述箱體包括上部箱體和下部箱體兩部分，所述集熱管貫穿于箱體上下兩部分之中，箱體上部圍繞集熱管冷凝端充滿熱媒形成密閉的集熱器換熱腔并居中設置檔流隔板，擋流隔板上下分別設置有熱媒進口和熱媒出口；在所述水箱中設置有換熱器，所述換熱器的進口和出口自然延伸至水箱外分別與所述集熱器上部的熱媒進口和熱媒出口連通；所述集熱管為熱管和/或振蕩熱管。

本方案的具體特點還有，所述水箱和集熱器分體設置，換熱器的進出口分別與集熱器熱媒進口和熱媒出口通過管路連通，有效減少外掛部分的體積和重量，降低成本，解決防凍問題。

所述熱媒是乙二醇水溶液，其冷凝溫度可以達到-35℃，有效解決室外設置的集熱器的防凍問題。

在所述位于下部箱體中的集熱管表面層疊設置有導熱翅片，所述導熱翅片所在的面與集熱管軸線相交并與入射太陽光垂直；有效增大吸熱面積。所述導熱翅片呈傘狀套裝在集熱管表面，最大限度地吸收太陽能。所述導熱翅片為片狀。

在所述位于上部箱體中的集熱管表面設置有換熱翅片，增大換熱面積。

在所述下部箱體的上表面覆蓋玻璃鋼蓋板。

翅片表面涂以選擇性吸收涂層，翅片與集熱管間釬焊連接，幾乎沒有熱阻，這樣熱量會迅速由翅片導給振蕩熱管或者熱管加熱端。

所述熱管、振蕩熱管以及導熱翅片和換熱翅片的材料為紫銅或者鋁合金，本換熱器在其材料選擇上主要考慮的是高導熱系數的金屬，金屬的導熱系數主要取決于材料的種類和溫度，可根據需要選擇不同的金屬，一般散熱模塊的核心選擇有色金屬材料中導熱系數較高的紫銅，其導熱系數高達388W/K.m，而為了降低整個集熱器的重量，翅片也可選用鋁合金。