专利名称：热管真空管太阳能集热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热管真空管太阳能集热器。
背景技术：
目前在太阳能集热器中所应用的热管均为重力热管且在使用中均为倾斜放置。在倾角非常小的斜屋顶，阳台栏板等处为了美观需要太阳集热器紧贴斜屋顶或阳台栏板。在这些特殊地方安装的太阳热管集热管或者由于倾角太小造成冬季接受阳光减少导致性能下降，或者倾角过大(90°)造成夏季热性能大幅下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了上述缺陷的水平放置的太阳能重力热管集热器，它在冬季和夏季都不会使性能下降。
为了实现本发明的目的，提供一种热管水平放置的热管真空管集热器，它主要由数根具有冷凝段和蒸发段并充有一定液态介质的重力热管、数根玻璃真空管和1个集管组成，重力热管和玻璃真空管基本上水平放置。
热管的冷凝段可略高于热管的蒸发段，蒸发段保持水平。
热管的冷凝段和蒸发段内径可相同，充液量可大于蒸发段容积的10％。
另外，冷凝段内径可大于蒸发段内径，充液量可大于热管水平放置时冷凝段内无法回流的液量与蒸发段容积的10％之和。
热管的内径可大于9mm，但最好为12-15mm。
本发明的热管可以是单层玻璃真空管内插入热管，也可以是全玻璃真空管内插入热管。水平单玻璃热管真空管可以旋转玻璃管使其中的热管吸热面任意与水平面成为所需的最佳角度而不受斜屋顶的角度或阳台栏板垂直面的影响。水平全玻璃真空管热管吸热面为圆柱形，因此吸热面接受的阳光面积几乎不随季节变化。重力热管是依靠重力将在冷凝段的液体工质落到下面的蒸发段，因此重力热管一般需要倾斜放置，水平放置一般认为由于无落差液态工质很难从冷凝端回流到蒸发段而使性能大幅度下降无法正常运行。目前太阳能热管集热器在水平放置的实验中也证明了这一点。水平放置的热管可以通过在热管内增加吸液芯而达到液态工质回流的目的。但是它制作复杂，成本高。本人通过理论分析和无数次实验寻找出了在太阳能应用中的重力热管水平放置与垂直放置热性能基本相同的方法。水平重力热管只要管内径足够大，冷凝段的液态工质仍能通过微小的内径落差回流到蒸发段，而热管内的工质足够多，就能保证蒸发段始终有液体被加热蒸发而不会干涸。实验证明热管内径＞9mm，充液量占蒸发段容积的10％以上，水平放置的重力热管在太阳热水器的应用中就能够基本达到垂直放置的热性能。但是，在加热功率非常大的情况下，如应用于加热炉余热回收时，水平放置比垂直或倾斜放置的热性能也会大幅度下降。这是由于水平位置的冷凝段液体回流远远小于蒸发段的液体蒸发。而太阳能的热流密度很小，足以实现水平重力热管内工质的冷凝与蒸发的良好循环。为了增加散热面积，冷凝段的直径可以大于蒸发段，但如果将其水平放置时，冷凝段要始终保存一些液态工质而不能回流到蒸发段，因此在热管充液时应考虑在10％的基础上增加这一部分的充液量。
下面将参照附图详细说明发明的实施例，其中图1是本发明第一实施例热管真空管水平放置的太阳集热器的俯视图；图2是图1中的A-A线的剖视图；图3是本发明第二实施例的阳台栏板式双回路太阳热水器的正视图；图4是本发明第二实施例的全玻璃真空管内插热管式太阳集热器的系统示意图；图5是图4中的B-B线的剖视图。
具体实施例方式
首先参见图1和2，该图是本发明第一实施例的热管真空管水平放置的太阳集热器。
本实施例由玻璃管1，带肋片重力热管2，集管3和保温材料4组成。
玻璃管1及其内的重力热管2水平放置，而重力热管2的肋片可以根据当地的纬度选择与地面成一最佳角度。重力热管2的蒸发段内径大于9mm，但考虑实际制作中热管的直线性、安装不稳定性以及耗材的成本，内径最好在12mm至15mm之间。充入的工质量大于蒸发段容积的10％，但充液量不能过高，否则会使冷凝段积液过多影响散热。充液量最好占蒸发段容积的10％至30％。热管的冷凝段插入垂直焊接在集管3上的管子内，这样水平热管真空管就可以将太阳能热量传送到集管3内的液体。
现在参见图3，4和5描述本发明的第二实施例。
本实施例由全玻璃真空管1，带圆形肋片的重力热管2，集管3，循环管4，换热器5，储水箱6组成。数根插入带圆形肋片的重力热管2的全玻璃真空管垂直方向并排水平放置，可挂在阳台栏板上，热管2的冷凝段向上形成一个Z型弯后插入垂直焊接在集管3上的管子内。热管2的蒸发段内径大于9mm，但最好在12mm至15mm之间。为了提高散热面积，冷凝段内径要大于蒸发段内径，因此，在冷凝段会始终保存一部分液态工质，而不能回流到蒸发段，所以充液量应大于这部分液态工质加上蒸发段容积的10％。集管3、循环管4与储水箱中的换热器5连接形成一次回路，全玻璃真空管中的热管接收太阳能并传到集管3中的工质内，利用热虹吸的动力在以此回路中循环，通过换热器5将热量传给储水箱6中的水。
权利要求
1.一种热管水平放置的热管真空管集热器，它主要由数根具有冷凝段和蒸发段并充有一定液态介质的重力热管、数根玻璃真空管和1个集管组成，其特征是重力热管和玻璃真空管基本上水平放置。
2.如权利要求1所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的冷凝段略高于热管的蒸发段，蒸发段保持水平。
3.如权利要求1或2所述的热管真空管集热器，其特征在于冷凝段和蒸发段内径相同，充液量大于蒸发段容积的10％。
4.如权利要求1或2所述的热管真空管集热器，其特征在于冷凝段内径大于蒸发段内径，充液量大于热管基本上水平放置时冷凝段内无法回流的液量与蒸发段容积的10％之和。
5.如权利要求1或2所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径大于9mm。
6.如权利要求3所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径大于9mm。
7.如权利要求4所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径大于9mm。
8.如权利要求5所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径为12-15mm。
9.如权利要求6所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径为12-15mm。
10.如权利要求7所述的热管真空管集热器，其特征在于热管的内径为12-15mm。
全文摘要
本发明提供了一种热管水平放置的热管真空管集热器，它主要由数根重力热管、数根玻璃真空管和1个集管组成，它的重力热管和玻璃真空管水平放置。这种热水器安装在水平面上，或安装在垂直面上(如阳台栏板)时，都不会影响它接收太阳光的能量，是与建筑有机结合的产品。
文档编号F24J2/32GK1514184SQ0314968
公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月6日 优先权日2003年8月6日
发明者孙士明 申请人:孙士明