CN1233967C - 抗冻型真空管太阳能集热器 - Google Patents
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Abstract
本发明有关太阳能集热器，有效地利用太阳能，在酷寒期防止因为水结冰而导致集热管内的金属管冻裂，提高太阳能的经济性和便利性，是抗冻型真空管太阳能集热器。具体地说，就是在双层全玻璃太阳能真空管内放入U形管，U形管的下端是硅橡胶管，U形管的上部是金属管，玻璃真空管内或者放入传热金属片或者装满防冻液，当管内装有防冻液时玻璃管上端用金属盖密封，盖下设置热膨胀吸收装置，U形管的两端都插入蓄热槽中。U形管内的水在太阳能加热的作用下形成自然循环，把热量传入蓄热槽内。当玻璃管内的温度降至零度以下，U形管内的水冻结时，硅胶皮管将容纳水相变时增加的体积，防止U管的金属管部分冻坏。
Description
技术领域
本发明涉及到一种太阳能集热器，尤其是这样一种可有效地利用太阳能，在酷寒期防止因为水结冰而导致集热管内的金属管冻裂，提高太阳能的经济性和便利性的抗冻型真空管太阳能集热器。该抗冻型真空管太阳能集热器是在双层全玻璃太阳能真空管内放入U形管，U形管的下端是硅橡胶管，U形管的上部是金属管，玻璃真空管内或者放入传热金属片或者装满防冻液，当管内装有防冻液时玻璃管上端用金属盖密封，盖下设置热膨胀吸收装置，U形管的两端都插入蓄热槽中。U形管内的水在太阳能加热的作用下形成自然循环，把热量传入蓄热槽内。当玻璃管内的温度降至零度以下，U形管内的水冻结时，硅胶皮管将容纳水相变时增加的体积，防止U形管的金属管部分冻坏。
背景技术
一般的太阳能集热器大体分平板型和真空管型。最常见的平板型太阳能集热器，集热板由铜或铝板制作，集热板表面为选择性吸收镀层，能高效吸收太阳光。集热管由若干平行铜管组装而成。平板型集热器上部装有透明的玻璃盖板。
平板集热器可以直接用水作传热介质。但在冬天酷寒地区需用不冻液代替水传热。再二次将水加热。
上述的平板集热器主要用于加热80摄氏度以下的低温热水。因为高温运行时热损较大。
真空管太阳能集热器将太阳能集热管或板置于真空玻璃管中，大大降低了热损。
图3是普遍使用的双层全玻璃真空管集热器，其外层玻管45为透过层，内层玻管46为吸收太阳能层，太阳能直接加热管46内的水；图4A、B是将带传热片48的U形铜管42’插入全玻璃真空管46内的太阳能集热器；图5A、B是将带传热片48的热管42插入全玻璃真空管46内的太阳能集热器。
直接走水的全玻璃真空管太阳能集热器冬季酷寒时有水结冰冻裂的问题，有时也因热应力而引起玻璃管炸裂。此外，因全玻璃真空管和水箱直接连接，如有一根管破裂，水箱中的水就会泄漏。
而上述全玻璃管内插入U形金属管的装置只能应用于强制循环防冻液的太阳能集热系统，否则U形管内的水在酷寒期会导致金属管冻裂。一般的插入热管的全玻璃真空管太阳能集热器成本较高。
因此，为了解决上述全玻璃真空管插入U形金属管走水冻裂的问题而研制出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种抗冻型真空管太阳能集热器，其可防止酷寒期日落后，真空管型太阳能集热器的冷、温水流通金属管内的水结冰、冻破。为了提高热性能，本发明通过在管内充装不冻液使冷、温水金属流通管和全玻璃真空管的内管间直接高效传热，提高太阳能集热效果。
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗冻型真空管太阳能集热器，其在双层全玻璃真空管内插入带金属导热片的U形管；其下端为硅橡胶管，上部为金属流通管，金属流通管插入上部的蓄热槽，U形管内的水在太阳能加热的作用下形成自然循环将蓄热槽内的水加热。该系统在冬天冻结地区也能正常使用而不至于冻坏。
如上所述抗冻型真空管太阳能集热器，所述全玻璃真空管内的金属传热片被管内装满的不冻液所替代，集热管的上端用盖密封，盖下部设有热膨胀吸收装置，该装置通过盖上的孔与大气连通。
本发明的特点及优点是，在气候寒冷的地区或冻结地区，本发明利用全玻璃太阳能真空管内插入带U形胶皮管连接的冷温水流通金属管，使U形管内能直接走水而不至于被冻坏，大大简化了太阳能热水器系统。通过不冻液或金属传热片的的传热作用，提高了流通金属管和全玻璃真空管间的有效传热，从而提高了太阳能的集热效果。
附图说明
图1A、B为本发明提出的抗冻型真空管太阳能集热器整体结构的平面及断面结构图；
图2为图示本发明的其他实例的断面结构图；
图3为公知的全玻璃太阳能真空管集热器的结构图；
图4A、B为公知的U形铜管真空管型太阳能集热器的结构图；
图5A、B为公知的热管真空管太阳能集热器的结构图。
附图标号说明
1、铜片2、冷水流通金属管3、温水流通金属管4、4’、U形硅橡胶管5、7、盖6、不冻液8、热膨胀吸收装置9、空气流通孔45、外部管46、内部管C、蓄热槽
具体实施方式
以下结合附有发明要点的示意图，将其结构和作用做如下详细说明。
图1A、B为说明本发明整体结构的平面及断面结构图，图中显示，冷水和温水流通管2、3由U形硅橡胶管4连接以防止金属管在酷寒期冻裂，同时聚集太阳能将蓄热槽C里的水加热的过程。图2为图示本发明的其他实例的断面结构图，图中显示，图1中的金属传热片1被管内注满的防冻液6所替代，增强了全玻璃管内壁和金属流通管间的传热效果。
如图1所示，冷水流通金属管2和传热片不接触，而温水流通金属管3和传热片1紧密接触，金属流通管2和3下端由U形硅橡胶管4连接，温水流通管内的水温在太阳能作用下升高，高于冷水流通管，形成热虹吸循环，将蓄热槽C内的水加热。为防止管46内热空气向外流动散热，在管46上端加装盖5。为进一步提高热性能，如图2中所示，将图1中的玻璃管内传热片1及空间11替换成充满的不冻液6，玻璃管上端用盖7密封，盖下端设有热膨胀吸收装置8，热膨胀装置8的内腔通过盖上的孔与大气连通。
上述发明的太阳能真空集热管在日落后气温降至零下时，冷、温水流通金属管2、3内的水先冻结而U形硅胶皮管4内的水后冻结，金属管内的未结冰而被挤出的水将往水箱和硅橡胶管内聚集，上述U形硅胶皮管4的材质为硅橡胶，弹力良好，即使水结冰膨胀，也不会破裂。
如图2所示，日照期间太阳光通过外部管45，照射在涂黑的内管46上，将其加热，其内部的不冻液6受热，加热后的不冻液6将继续加热温水流通金属管3和“U”字形硅胶皮管4’内的水。
这时冷、温水流通金属管2、3内的水也受热，温水流通金属管3内的水直接由不冻液加热；冷水流通金属管2周围用“U”字形硅胶皮管4’的延长端包着，相对温水流通金属管热阻大，水的加热速度慢，因此产生的密度差形成自然循环，可将蓄热槽里的水加热使用。
装满不冻液6的真空管的上端用胶10和盖子7密封，盖的下端设膨胀吸收装置8，不冻液受太阳能加热后膨胀，压缩热膨胀装置8的褶皱管收缩，通过盖子7上的空气流通孔9将热膨胀装置8的内部空气排出。不冻液6冷却，热膨胀装置8以相反方向运动，通过大气压维持内部压力。
本发明使用的冷、温水流通金属管2、3可使用铜管或不锈钢管等其他金属管。
在气候寒冷的地区或冻结地区，本发明利用全玻璃太阳能真空管内插入带U形胶皮管连接的冷温水流通金属管，使U形管内能直接走水而不至于被冻坏，大大简化了太阳能热水器系统。通过不冻液或金属传热片的的传热作用，提高了流通金属管和全玻璃真空管间的有效传热，从而提高了太阳能的集热效果。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术从员，在不脱离本发明的构思和保护范围内，当可作些许的变换与修改，均应以本发明的权利要求范围为准。
Claims (2)
1、一种抗冻型真空管太阳能集热器，其特征在于：在双层全玻璃真空管内插入带金属导热片的U形管；其下端为硅橡胶管，上部为金属流通管，金属流通管插入上部的蓄热槽，U形管内的水在太阳能加热的作用下形成自然循环将蓄热槽内的水加热。
2、一种抗冻型真空管太阳能集热器，其特征在于：在双层全玻璃真空管内装满不冻液，并插入U形管，该U形管下端为硅橡胶管，上部为金属流通管，金属流通管插入上部的蓄热槽，U形管内的水在太阳能加热的作用下形成自然循环将蓄热槽内的水加热；其中，集热管的上端用盖密封，盖下部设有热膨胀吸收装置，该装置通过盖上的孔与大气连通。
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