[發明專利]太陽能熱水器導流板

無效

• 申請號: 201010154380.6
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN102235762A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 金衛東;高若平;鮑曉娟
• 申請（專利權）人: 金衛東;高若平;鮑曉娟
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種太陽能熱水器，尤其是能夠使集熱管的熱水進入儲水箱后，有效進行熱交換的熱水導流裝置。

背景技術

1995年北京清華大學太陽能電子廠發明全玻璃真空太陽能集熱管，專利號95215311.4。采用該專利技術的集熱管下端封閉，上端開口，上端插入儲水箱，成為太陽能熱水器的典型結構。水在集熱管內管中吸收熱能，水在集熱器內管與儲水箱之間自然循環，儲水箱中的水逐步變熱。此后，對太陽能熱水器性能改進方面的研究和探索方案不斷出現，針對熱水器中的水的對流方面的研究顯得尤為突出。

專利1，200420005284.5，一種太陽能集熱管。該專利技術在集熱管內管中設置了有傳熱翅片的金屬管，并在該金屬管內插入一隔條將其分為陰面、陽面兩個流道，該金屬管上部插入儲水箱，金屬管在儲水箱底部和上部都有開口，在儲水箱底部開口使冷水進入金屬管，沿著陰面流道下行，直接送到集熱管內管的下端，熱水沿著陽面流道上行，最后在儲水箱上部的開口流出，期望提高水的對流速度，提高熱效率。該技術中采用金屬管，金屬材料的導熱系數很高，沿著陽面流道上行的水的溫度高，沿著陰面流道下行的水的溫度低，即使它們初始狀態的溫度差異較大，也會因為迅速發生熱交換，溫度趨同，所以，下行的水會很快失去下行的動力，并在陰面流道內產生向上的回流，不可能到達集熱管的下部，同樣道理，上行的水也會很快失去上行的動力，并在陽面內產生向下的回流，不可能到達儲水箱上部的熱水區，即使進入熱水區，也會因為同樣原因無法溢出管口，流入儲水箱內。應用該技術達不到提高對流速度，提高熱效率的目的。

專利2，98227332.0，太陽能真空管熱效率提高裝置。該專利技術在集熱管內管中設置一根細長的管子為低溫水進水管，直接將儲水箱中底部的冷水，引入集熱管內管的底部，被加熱的熱水從內管上端出口處的高溫水出水管上行，進入儲水箱的上部熱水區，期望提高對流速度，提高熱效率。

專利3，00244726.6，自循環太陽能集熱管，該專利技術在集熱管內管中設置了粗的管子為進水管，直接將儲水箱中底部的冷水下行，引入集熱管內管的底部，被加熱的熱水上行從內管上端出口，進入儲水箱的上部熱水區，期望實現冷熱水的分流循環，提高熱效率。

論文1，《不同朝向全玻璃真空太陽能集熱管的熱性能比較》，孫清、李劍等，太陽能2007-12，20頁。研究結果表明：自然循環時，不同朝向真空管具有不同的集熱性能，傾斜真空管系統日總得熱量為1.17×10⁶J，水平及垂直真空管系統總得熱量為1.12×10⁶J和0.88×10⁶J，各占傾斜管總得熱量的96.35％和75.56％。

論文2，《全玻璃太陽能真空集熱管流場和溫度場的研究》，雷進波，浙江大學碩士論文，2004年2月，54頁。研究結果表明：當集熱管水平放置時，由于沒有了軸向自然對流，所以整個集熱管在軸向溫度一致，303K-304K，與其他傾斜角度中間處的溫度相當，但是在集熱系統中，如果沒有了溫度梯度，則真空管內的水不會很好地與水箱內的水實現熱交換，不利于換熱。傾斜角度為30°到90°之間時，自然對流已經充分建立，不會影響集熱管和水箱的換熱。

論文3，《全玻璃太陽能真空集熱管流場和溫度場的可視化研究》，鐘建立、付麗霞等，浙江大學學報(農業與生命科學版)，2005年，31期，354頁。當集熱管內管的涂層的熱量經玻璃內管傳給水時，最靠近壁面的部分最先受熱，溫度升高，密度下降，所以從底部上升；在圓周方向上，靠近壁面的速度稍小于里面一點的速度，速度達到最大后又逐步下降，直至為零，然后是中間部分的水流，速度方向向下；在軸向方向上，中間是強烈對流換熱部分，速度最大約為3×10^-3m/s，底部為滯止狀態，熱交換很弱。

在以上專利1-3、論文1-3中，針對應用下端封閉、上端開口的全玻璃真空太陽能集熱管制造的太陽能熱水器的性能分析和技術改進的方案，存在兩個不妥當的地方，其一是沒有考慮到作為集熱管內管的材質是玻璃，它和水都是熱的不良導體，內管總是存在被太陽照射的向陽面和背面的背陰面，這是兩個熱學狀況不同的部分，向陽面接受到太陽的熱輻射溫度高，背陰面溫度低；其二是沒有重視集熱管上端開口附近的熱學狀態，開口處既是集熱管的上端，熱水的出口，溫度應當最高，也是儲水箱的底層，水溫實際最低，此處的熱學狀況是問題的關鍵所在。