专利名称：太阳能透明保温管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能集热管，特别是一种通过改善集热管结构达到能明显提高太阳辐射能量利用率的集热管，属于太阳能运用领域。
背景技术：
现有技术的太阳能“水铜热管”集热管和太阳能“U型管”集热管均是通过无密封结构处理的塑料盖将其集热段盖装在“真空玻璃”集热管中，所述真空玻璃”集热管为内层外圆表面喷涂有金属吸热涂层的双层真空玻璃管。由于，“真空玻璃集”热管内金属涂层吸收的能量需通过内层玻壳传递到管内，增加了玻壳热阻，再通过管内空间的空气以热交换效率非常低的自然对流方式对水铜热管的集热段或U型管的集热段加热，虽现技术在玻璃管内与热管间增加了金属导热圈，分别与热管(或U型管)外圆和玻壳内圆相配合，而导热圈与玻壳及相配热管间的圆度、同心度、 直线性及加之公差要求，造成不能相互贴合紧密，其导热圈只是起到增加热交换面积的作用，仍需靠空气传热，此使传热速率大大降低，金属吸热涂层的表面温度大幅度提高。因太阳辐射能量的传递速率和集热器的集热效率，随集热器被照射表面温度的升高而降低，造成对太阳辐射能量的吸收转化效率即总体的热效率降低，且涂层表面温度越高则热扩散损失也越大。现有“真空玻璃”集热管的辐射吸收比α最大可达92%，基本已达极限值。因其内层管外圆表面金属吸热涂层厚度受到金属喷涂工艺的限制，就如同电镀层厚存在的工艺问题一样，层厚一大就会起皮脱落，所以现金属吸热涂层目视都可看见明显透光现象却无法解决弥补，故要将α值进一步提升的可能性已不大。
发明内容本实用新型的目的是为了克服上述太阳能“水铜热管”集热管和太阳能“U型管” 集热管的不足之处，设计一种能充分发挥集热管的集热效能，特别是适合“U型管”式和“热管”式等类太阳能热水器配装使用，适合各地区安装，且结构合理，工艺简单，易于大批量生产的高可靠度的太阳能透明保温管。本实用新型的太阳能透明保温管，其结构主要包括导热管、翅片、橡胶密封圈、抽排气管、密封盖、透明保温管和反光膜片，所述抽排气管镶嵌在密封盖上，所述橡胶密封圈安装在密封盖上，所述翅片安装在导热管的集热段上，所述密封盖安装在导热管的上部近翅片处，所述密封盖将安装有翅片的导热管的集热段封装在透明保温管内。所述反光膜片粘贴在透明保温管的背光面的外表面上，所述反光膜片选用镜面铝膜片或镜面pet (涤纶)膜片。所述导热管选用“热管”或“U”型管。所述密封盖选用单密封盖或双密封盖，所述密封盖选用酚醛(胶木)或增强尼龙或增强PP注塑加工。所述透明保温管为太阳辐射能量能穿透保温管壳体直接照射在用于收集辐射能量的翅片上的单层透明保温管或双层透明玻璃保温管，所述透明保温管外形截面选用圆形或张角圆形结构，即在圆形两边外侧设置升出的张角结构。所述选用单层透明保温管的安装选用单密封盖上镶嵌的抽排气管抽真空，实现单层壳体的真空密封保温，所述单层透明保温管选用塑料Pc或PMMO合金加工，或选用玻璃加工。所述选用Pc或PMMO合金的透明保温管与密封盖的安装或选用塑料热熔焊接工艺熔焊密封。所述翅片为中心对称的圆弧形构成的圆弧形翅片，所述圆弧形翅片选用双面圆弧形翅片或单面圆弧形翅片，所述圆弧形翅片的各处仰光面和圆弧形翅片的外侧仰光面上均设有与翅片为一体的轴向锯齿形吸热槽道，所述翅片的仰光面上选用喷砂或选用化学腐蚀处理加工成亚光面，所述亚光面选用电化处理成深色表面。本实用新型的透明保温管通过在透明保温管配以抽真空保温和反光膜片，使单管有效集热面积大大增加，使集热翅片背光面的辐射被反射回去，减小了热辐射扩散损失，提高了总体保温性能和集热性能。由于，光线随入射角的增加反射强度增大，导致圆形玻管两侧边即玻璃壳体厚度面积的光线被反射出去，在透明玻璃套管每边增加2mm 2. 5mm折光张角的张角透明玻璃套管，射入的辐射能量经反光膜片反光聚焦，则该部分辐射能量将得到充分利用，相比同管径的“真空玻璃”集热管，增加了辐照面的有效集热面集(金属吸热涂层或集热翅片至张角边的宽度增加12mm)，按标准计算，由20根集热管组装的集热器辐照面的有效面积利用率将由现有“真空玻璃”集热管的65%提高到86%。Pc、I^s和PMMO三大透明塑料具有红外线和紫外线的透射比τ大的特点，大于玻璃，选用Pc或改性的PMMO塑料合金加工的单层透明保温管将使集热翅片获得更多的热能; 同时Pc和PMMO塑料合金具有远大于玻璃的机械强度，故可相对减小保温管的壳体厚度，进一步提高了辐射透射比τ。其与密封盖的安装可选用塑料热熔焊接工艺熔焊密封，具有真空封装工艺简单、可靠度高之特点。由于透明保温管无需喷涂金属吸热涂层，简化了玻壳生产工艺，避免了因涂层厚薄不均等工艺质量问题造成的不良品报废，大幅度降低了成本，特别是单层透明玻璃保温管的成本仅需“真空玻璃”集热管的35%，而增加的反光膜片的每平米售价却不大于10元， Φ 58 X 1800mm管仅需0. 16M2，故具有工艺简单、成本降低，适合大批量生产使用之特点。现有“真空玻璃”集热管的辐射吸收比α可达92%，基本已达极限值。而透明保温管使其内的集热翅片获得了直接收集太阳辐射能量的功能，可使能明显提高翅片表面辐射吸收比α值的锯齿形吸热槽道以及经亚光、发黑处理成所谓的黑体表面获得运用(锯齿形吸热槽道使投射到槽道一面上的辐射能量在部分被反射到另一面时在该面被二次吸收， 即使材质表面的辐射吸收α比仅达80%，余20%经另一面二次吸收后的总吸收比α值仍高达96%，再经所谓表面黑体处理后则将进一步提高。因理论上仅黑体表面的α值即可达 1。)，使辐射吸收比α至少可提高到96%以上。太阳能透明保温管上所使用的各项技术措施都能明显提高相应的效能，产生明显的技术效果。通过采用单层透明保温管的真空保温，实现了将导热管翅片直接作为辐照面的集热方式，改变了现有技术路线均需通过“真空玻璃”集热管的金属吸热涂层收集太阳辐射能量的方法，改变各类导热管只是作为一个中间传热工具的状态，消除了中间低效多余的传热环节，故能充分发挥各类导热管各自的热传递优势，并使圆弧形翅片、吸热槽道、 反射聚热和亚光黑体等多项能明显提高集热能效的技术得到运用，提高了辐射能量吸收比 α，大幅度的提高了收集太阳辐射能量的效率。具有结构设计合理、工艺简单、成本低、可靠度高、集热效率高、热辐射扩散损失小，以及安装使用方便、适合“U型管”和“热管式”等类太阳能热水器配装使用之特点。
附图1是本实用新型的实施例中的一种结构示意图；附图2是本实用新型的翅片截面结构示意图；附图3是本实用新型的实施例中的另一种结构示意图；附图4是本实用新型的实施例中的一种橡胶密封圈结构示意图；附图5是本实用新型的透明保温管截面结构示意图；附图6是本实用新型的辐照投影面积示意图。附图1中的图1. 1是主视图，图1. 2是玻管处的断面图，图1. 1和1. 2中1是透明保温管，2是翅片，3是橡胶密封圈，4是双密封盖式的密封盖，5是抽排气管，6是“热管” 式的导热管，7是导热管的集热段，8是反光膜片，A是太阳能“透明保温管”的中心线，中心线左侧是半剖视图。附图2中图2. 1是双面圆弧形翅片，图2. 2是单面圆弧形翅片，图2. 3是翅片仰光面的局部放大图，11是翅片的仰光面，12是轴向锯齿形槽道局部齿形放大图。附图3中1是透明保温管，2是翅片，3是橡胶密封圈，4是单密封盖式的密封盖， 5是抽排气管，6Α是“U型管”式的导热管，7是导热管的集热段，A是中心线，中心线左侧是半剖视图。附图4中3是橡胶密封圈，3Α凸筋。附图5中Α图是圆形截面，B图是张角圆形结构，1是单层透明保温管，IA是折光张角，8是反光膜片。附图6中45°和48°均是太阳高度角，1是单层透明保温管，IA是折光张角，8是反光膜片，45° β是翅片的最大圆弧长度夹角，hi是两管的反光膜间的距离，h2是两翅片间的距离；h3是两管间的中心距。
具体实施方式
附图是以太阳能透明保温管为例，非限制性公开了本实用新型中的具体实施例， 对于其它类型的管式结构的太阳能集热管同样适用。结合附图对本实用新型作进一步描述如下。参见附图1中的图1. 1和附图3，本实用新型的太阳能透明保温管，其结构主要包括透明保温管1、翅片2、橡胶密封圈3、密封盖4(或4A)、抽排气管5、导热管6 (或6A)和反光膜片8，所述抽排气管5镶嵌在密封盖4(或4A)上，所述橡胶密封圈3安装在密封盖 4(或4A)上，所述翅片2安装在导热管6(或6A)的集热段7上，所述密封盖4 (或4A)安装在导热管6 (或6A)的上部近翅片2处，所述密封盖4 (或4A)将安装有翅片2的导热管的集热段封装在透明保温管1内。[0032]所述反光膜片8粘贴在透明保温管1的背光面的外表面上，所述反光膜片8选用镜面铝膜片或镜面pet (涤纶)膜片。所述导热管选用“热管”附图1. 1中的6或“U”型管附图3中的6A。所述密封盖选用单密封盖附图3中的4A或双密封盖附图1. 1中的4，所述密封盖选用酚醛(胶木)或增强尼龙或增强PP注塑加工。参见附图5，所述透明保温管1为太阳辐射能量能穿透保温管壳体直接照射在用于收集辐射能量的翅片2上的单层透明保温管(A和B)或双层透明玻璃保温管，所述透明保温管外形截面选用圆形(A图)或张角圆形结构(B图)，即在圆形两边外侧设置升出的折光张角结构1A。所述选用单层透明保温管1的安装选用密封盖4(或4A)上镶嵌的抽排气管抽真空，实现单层壳体的真空密封保温，所述单层透明保温管1选用塑料Pc或PMMO合金加工， 或选用玻璃加工。所述密封盖与透明保温管的安装可在封口处加用适当的“702”或“704”硅胶以提高结合强度和密封的可靠度，所述选用Pc或PMMO合金的透明保温管1与密封盖4(或4A) 的安装或选用塑料热熔焊接工艺熔焊密封。参见附图2，所述圆弧形翅片2为中心对称的圆弧形构成的圆弧形翅片，所述圆弧形翅片2选用双面圆弧形翅片图2. 1或单面圆弧形翅片图2. 2，所述圆弧形翅片2的各处仰光面11和圆弧的外侧仰光面11上均设有与翅片为一体的轴向锯齿形吸热槽道12图2. 3， 所述翅片的仰光面11上选用喷砂或选用化学腐蚀处理加工成亚光面，所述亚光面选用电化处理成深色表面形成所谓黑体表面结构。参见附图6，45°是翅片的圆弧长度较短的太阳高度角α，48°是翅片的圆弧长度增加后的太阳高度角α，45° β是翅片的最大圆弧长度夹角β。以太阳照射前管产生的背影结束对后管遮挡时开始计，只要圆弧翅片夹角β >90° -α，圆弧形翅片在遮挡结束后均获得太阳辐射的正投影。太阳辐射经单层透明保温管1的折光张角IA折射、反光膜片14的反射和聚光作用，聚焦到集热翅片上，其翅片弧形与保温管成同心圆，R半径随管径变化，相当于“真空玻璃”集热管内的吸热涂层管径，当双面圆弧互延伸连接即构成整圆形翅片；单面圆弧相互延伸即构成半圆形翅片，且在管外径相同的条件下基本相等。h3是两管间的中心距，hi是两玻璃管的反光膜片间的距离，h2是两翅片间的距离，等同于两真空玻璃集热管的吸热涂层间的空间距离，图中显示了圆弧形翅片、保温管及反光膜片对提高有效集热面积的作用。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例， 而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
权利要求1.一种太阳能透明保温管，结构主要包括导热管、圆弧形翅片、橡胶密封圈、抽排气管、 密封盖和反光膜片，其特征还在于包括透明保温管，所述密封盖将安装有翅片的导热管的集热段封装在透明保温管内。
2.如权利要求1所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述透明保温管外形截面选用圆形或张角圆形结构。
3.如权利要求1所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述透明保温管为太阳辐射能量能穿透保温管壳体直接照射在用于收集辐射能量的翅片上的单层透明保温管或双层透明玻璃保温管。
4.如权利要求3所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述选用单层透明保温管的安装选用单密封盖上镶嵌的抽排气管抽真空，实现单层壳体的真空密封保温。
5.如权利要求3所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述单层透明保温管选用塑料Pc或PMMO合金加工，或选用玻璃加工。
6.如权利要求1所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述反光膜片粘贴在透明保温管的背光面的外表面上。
7.如权利要求1或6所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述反光膜片选用镜面铝膜片或镜面pet涤纶膜片。
8.如权利要求5所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述选用Pc或PMMO合金的透明保温管与密封盖的安装或选用塑料热熔焊接工艺熔焊密封。
9.如权利要求1或8所述的太阳能透明保温管，其特征还在于，所述密封盖选用单密封盖或双密封盖。
专利摘要本实用新型的太阳能透明保温管，结构主要包括导热管、翅片、橡胶密封圈、抽排气管、密封盖、透明保温管和反光膜片。通过采用单层透明保温管的真空保温，实现了将导热管翅片直接作为辐照面的集热方式，改变了现有技术路线均需通过“真空玻璃”集热管的金属吸热涂层收集太阳辐射能量的集热、传热方式，改变各类导热管只是作为一个中间传热工具的状态，消除了中间低效多余的传热环节，简化了结构，故能充分发挥各类导热管各自的热传递优势，并使圆弧形翅片、吸热槽道、反射聚热和亚光黑体等多项能明显提高集热能效的技术得到运用，故能大幅度的提高收集太阳辐射能量的效能，具有结构设计合理、工艺简单、成本低、可靠度高、集热效率高、热辐射扩散损失小，以及安装使用方便、适合“U型管”和“热管式”等类太阳能热水器配装使用之特点。
文档编号F24J2/46GK202188670SQ20112001855
公开日2012年4月11日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者李光华, 谢河 申请人:南京绿盾电气设备有限公司