專利名稱：太陽能集熱管及使用該集熱管的太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能集熱管及使用該集熱管的太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
就現(xiàn)有技術(shù)而言，太陽能真空管集熱器在設(shè)計(jì)制造時(shí)整根管體上均涂抹、涂覆吸熱材料或粘貼黑色膜形成吸熱區(qū)，而在實(shí)際應(yīng)用過程中，當(dāng)光線照射在集熱管上時(shí)，只有處于光線直接照射的管體上半部分的吸熱區(qū)會吸收熱量，而處于管體下半部沒有被光線直接照射的吸熱區(qū)幾乎不會起到吸熱作用，因此這部分吸熱材料或者說吸熱區(qū)就失去了意義，從而造成不必要的資源浪費(fèi)，與國家的節(jié)能政策不相符。另外真空管集熱器雖然具有高性能，但價(jià)格昂貴，且比較笨重，安裝、搬運(yùn)不便。并且，由于真空管集熱器所采用的材料多為金屬材料，而且形狀各異，與建筑本身很難融為一體，影響建筑的美觀度。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、熱交換效率高、節(jié)約材料的太陽能集熱管及使用該集熱管的太陽能集熱器。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是太陽能集熱管，包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管之間形成環(huán)形的真空腔，所述內(nèi)管包括透光區(qū)和吸熱區(qū)，吸熱區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管兩端至少有一端開口。所述透光區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置。所述透光區(qū)為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的內(nèi)表面。所述透光區(qū)為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的外表面。所述透光區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置，透光區(qū)上開設(shè)有進(jìn)氣孔，外管上與進(jìn)氣孔對應(yīng)位置處設(shè)有開口。
太陽能集熱器，包括集熱管及分別垂直設(shè)在集熱管兩端的兩根支撐管，所述集熱管包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管之間形成環(huán)形的真空腔，內(nèi)管包括透光區(qū)和吸熱區(qū)，吸熱區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管兩端至少一端開口，內(nèi)管的開口端與支撐管連通。
所述透光區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置。所述透光區(qū)為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的內(nèi)表面或外表面。所述透光區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置，透光區(qū)上開設(shè)有進(jìn)氣孔，外管上與進(jìn)氣孔對應(yīng)位置處設(shè)有開口
所述太陽能集熱器上于集熱管的吸熱區(qū)背面設(shè)有保溫隔熱材料層。
采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型從集熱原理上提供了完全不同于傳統(tǒng)的太陽能集熱管、太陽能集熱器，這種集熱管為雙層結(jié)構(gòu)，外管與內(nèi)管之間設(shè)置真空腔、內(nèi)管內(nèi)可供熱介質(zhì)流動(dòng)，外管與內(nèi)管的迎光面都為透光區(qū)。光線通過透光區(qū)可抵達(dá)吸熱區(qū)，光在吸熱區(qū)上完成光熱轉(zhuǎn)換，使吸熱區(qū)變成熱源，熱源只有向水層這個(gè)唯一的通道傳熱，而吸熱區(qū)的散熱通道可被外設(shè)的隔熱保溫材料層和中空腔體內(nèi)的水層所阻擋，其熱流很快為流動(dòng)的熱介質(zhì)帶走，而成為有效得熱，散熱損失極小，集熱效率高、集熱穩(wěn)定。另外，集熱管的內(nèi)管充水時(shí)，透光區(qū)及水層起到了增加透射減小反射的作用，太陽光能損失減小，水在這里充當(dāng)了增透體、隔熱體、和載熱體，是一種高效合理的創(chuàng)意。
本實(shí)用新型的集熱管可采用有機(jī)塑料等成本較低、重量較輕的透明材料，從而代替了銅、鋁等貴金屬材料，承重要求小，并且與傳統(tǒng)集熱管相比由于只用了管體的一半吸熱區(qū)，因此成本低，可作為建筑物的窗戶、墻面或屋頂并與建筑物結(jié)合為整體。
本實(shí)用新型可由自己選定的透明材料一次成型地拉出中空腔體，安裝時(shí)可由模具保證吸熱區(qū)處于te光面。將若干根集熱管并排設(shè)置，集熱管兩端通過支撐管固定連接，并通過支撐管相互連通，最后安裝在背部有隔熱保溫材料的保溫層上即可制作成太陽能集熱器。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)十分簡單，只有集熱管這一個(gè)關(guān)鍵零件，制造容易、取材方便、成本低廉、性價(jià)比高、市場潛力大，有利于推廣普及。

圖1是太陽能集熱管實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1的A—A向剖視圖3是太陽能集熱管實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3的B—B向剖視圖5是太陽能集熱管實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖6是圖5的C一C向剖視圖7是太陽能集熱管實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意4圖8是圖7的D—D向剖視圖9是太陽能集熱管實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖10是圖9的E—E向剖視圖11是太陽能集熱管實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖12是圖11的F—F向剖視圖13是太陽能集熱管實(shí)施例七的結(jié)構(gòu)示意圖14是圖13的G—G向剖視圖15是太陽能集熱管實(shí)施例八的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是圖15的H—H向剖視圖17是太陽能集熱器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖18是圖17的I一I向剖視圖19是圖17的J一J向剖視圖20是太陽能集熱器實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖21是圖20的K_K向剖視圖22是圖20的L一L向剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 16所示，本實(shí)用新型的太陽能集熱管，包括外管1和內(nèi)管2，外管l與內(nèi)管2之間形成環(huán)形的真空腔3，內(nèi)管2包括透光區(qū)4和吸熱區(qū)5，吸熱區(qū)5為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管2內(nèi)部的中空腔體6可供熱介質(zhì)流動(dòng)，吸熱區(qū)5為黑色，外管1和透光區(qū)4為透明材料。
太陽能集熱管的實(shí)施例一參照圖1和圖2，透光區(qū)4為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)4與吸熱區(qū)5相對設(shè)置。該集熱管整體由有機(jī)或無機(jī)材料一次拉制而成，吸熱區(qū)5的黑色是由拉制時(shí)在吸熱區(qū)5所在層中加入顏料而制作出的黑色材料。
太陽能集熱管的實(shí)施例二參照圖3和圖4，透光區(qū)4為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)5設(shè)置在透光區(qū)4的內(nèi)表面。吸熱區(qū)5是在透光區(qū)4內(nèi)表面上涂抹顏料、磁控噴濺技術(shù)涂覆黑色材料或粘貼黑色膜而成的黑色層。
太陽能集熱管的實(shí)施例三參照圖5和圖6，透光區(qū)4為圓形筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)5設(shè)置在透光區(qū)4的外表面。對吸熱區(qū)5的設(shè)置所采用的技術(shù)與實(shí)施例二相同。
太陽能集熱管的實(shí)施例四參照圖7和圖8，透光區(qū)4為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)4與吸熱區(qū)5相對設(shè)置。對吸熱區(qū)5的設(shè)置所采用的技術(shù)與實(shí)施例一相同。透光區(qū)4上開設(shè)有進(jìn)氣孔7，外管1上與進(jìn)氣孔7對應(yīng)位置處設(shè)有開口 8。設(shè)置進(jìn)氣孔7和開口 8主要是使空氣可由進(jìn)氣孔7自由進(jìn)入集熱管內(nèi)部，可用于空氣作為熱介質(zhì)的集熱工作。
太陽能集熱管的實(shí)施例五參照圖9和圖10，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于內(nèi)管的一端開口，另一端封堵。
太陽能集熱管的實(shí)施例六參照圖11和圖12，本實(shí)施例與實(shí)施例二不同之處在于內(nèi)管的一端開口，另一端封堵。
太陽能集熱管的實(shí)施例七參照圖13和圖14，本實(shí)施例與實(shí)施例三不同之處在于內(nèi)管的一端開口，另一端封堵。
太陽能集熱管的實(shí)施例八參照圖15和圖16,本實(shí)施例與實(shí)施例四不同之處在于內(nèi)管的一端開口，另一端封堵。
如圖17~22所示，本實(shí)用新型的太陽能集熱器，包括使用上述八個(gè)實(shí)施例的太陽能集熱管及均垂直設(shè)在太陽能集熱管兩端的支撐管9和支撐管10，太陽能集熱管包括外管1和內(nèi)管2，外管1與內(nèi)管2之間形成環(huán)形的真空腔3，內(nèi)管2包括透光區(qū)4和吸熱區(qū)5，吸熱區(qū)5為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管2兩端均開口或一端開口、另一端封堵，內(nèi)管2的開口端與支撐管9和支撐管10或與支撐管IO連通，在連通接口處由密封墊12進(jìn)行密封。太陽能集熱器上于集熱管的吸熱區(qū)5背面設(shè)有保溫隔熱材料層11。太陽能集熱管與支撐管9和支撐管10由固定件13固定于保溫材料層ll上。
太陽能集熱器實(shí)施例一參照圖17、 18和19，該集熱器采用圖1~8的太陽能集熱管，內(nèi)管2兩端均開口，支撐管9為介質(zhì)進(jìn)管，支撐管10為介質(zhì)出管，支撐管9的介質(zhì)進(jìn)口與支撐管10的介質(zhì)出口對角反向設(shè)置，這種太陽能集熱器可用于建筑的屋頂或墻面上。圖示箭頭指示方向?yàn)榻橘|(zhì)流動(dòng)方向。
該種太陽能集熱器在工作時(shí)，以水作為熱介質(zhì)，冷水通過支撐管9進(jìn)入集熱管的內(nèi)管2的中空腔體6內(nèi)，內(nèi)管2充水時(shí)，內(nèi)管2迎光的透光區(qū)4及內(nèi)部的水起到了增加透射減小反射作用，使太陽光能損失減小，入射太陽能光線充分穿過透光區(qū)4并穿過透明的水層抵達(dá)背光的黑色的吸熱區(qū)5，光在吸熱區(qū)5上完成光熱轉(zhuǎn)換，使其變成熱源，當(dāng)吸熱區(qū)5是被夾在水與外設(shè)的隔熱保溫材料層11之間時(shí)，吸熱區(qū)5的只能向水層傳遞，基本上不會向環(huán)境散失熱量。即使
6不設(shè)置隔熱保溫材料層11，由于吸熱區(qū)5的熱流很快為流動(dòng)的水帶走，散熱損失也比較小，最后熱水從支撐管10流出。
太陽能集熱器實(shí)施例二參照圖20、 21和22，該集熱器采用圖9 16的太陽能集熱管。與太陽能集熱器實(shí)施例一不同的在于內(nèi)管2 —端開口、 一端封堵，支撐管9為盲管支撐管，支撐管10的一端為介質(zhì)進(jìn)口，另一端為介質(zhì)出口，內(nèi)管2的封堵端與支撐管9支撐連接，內(nèi)管2的開口端與支撐管10連通，支撐管10設(shè)于上部。該種太陽能集熱器在工作時(shí)，以水作為熱介質(zhì)，冷水通過支撐管10介質(zhì)進(jìn)口進(jìn)入，然后流入集熱管，每個(gè)集熱管充滿水后，被加熱的水會浮在集熱管上部通過支撐管10的介質(zhì)出口流出。
當(dāng)然，在太陽能集熱管的背面也可不設(shè)置隔熱保溫材料層11，該種集熱器可用于建筑的窗戶或墻面，在具體使用時(shí)，將集熱管固定在具有保溫性能的墻面或直接作為固定窗戶使用。太陽能集熱管的吸熱區(qū)5可以根據(jù)實(shí)際情況為優(yōu)弧形圓筒狀結(jié)構(gòu)或劣弧形圓筒狀結(jié)構(gòu)；太陽能集熱管可以做成橢圓形筒狀等其他形狀。
權(quán)利要求1、太陽能集熱管，包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管之間形成環(huán)形的真空腔，其特征在于所述內(nèi)管包括透光區(qū)和吸熱區(qū)，吸熱區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管兩端至少有一端開口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為半圓 弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為圓形 筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的內(nèi)表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為圓形 筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的外表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為半圓 弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置，透光區(qū)上開設(shè)有進(jìn)氣孔，外管上與 進(jìn)氣孔對應(yīng)位置處設(shè)有開口。
6、 太陽能集熱器，包括集熱管及分別垂直設(shè)在集熱管兩端的兩根支撐管， 其特征在于所述集熱管包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管之間形成環(huán)形的真空腔， 內(nèi)管包括透光區(qū)和吸熱區(qū)，吸熱區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管兩端至少一端開 口，內(nèi)管的開口端與支撐管連通。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為半圓 弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為圓形 筒狀結(jié)構(gòu)，吸熱區(qū)設(shè)置在透光區(qū)的內(nèi)表面或外表面。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能集熱管，其特征在于所述透光區(qū)為半圓 弧形筒狀結(jié)構(gòu)，透光區(qū)與吸熱區(qū)相對設(shè)置，透光區(qū)上開設(shè)有進(jìn)氣孔，外管上與 進(jìn)氣孔對應(yīng)位置處設(shè)有開口。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的太陽能集熱器，其特征在于所述太陽能集熱器上于集熱管的吸熱區(qū)背面設(shè)有保溫隔熱材料層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種太陽能集熱管及使用該集熱管的太陽能集熱器，包括太陽能集熱管和使用該集熱管的太陽能集熱器，太陽能集熱器，包括集熱管及分別設(shè)置于集熱管兩端的兩根支撐管，太陽能集熱管包括外管和內(nèi)管，外管與內(nèi)管之間形成環(huán)形的真空腔，所述內(nèi)管包括透光區(qū)和吸熱區(qū)，吸熱區(qū)為半圓弧形筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)管兩端均開口或一端開口、另一端封堵，內(nèi)管兩端分別與兩根支撐管或與其中一根支撐管連通。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)十分簡單，只有集熱管這一個(gè)關(guān)鍵零件，制造容易、取材方便、成本低廉、性價(jià)比高、市場前景好，有利于推廣普及。
文檔編號F24J2/05GK201277738SQ200820149389
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者王朝陽, 鄧東豐, 郭會娟, 陳開碇 申請人:河南桑達(dá)能源環(huán)保有限公司