一种内插三翅片直肋管真空管集热器的制作方法

本实用新型属于热能利用技术领域，特别涉及一种内插三翅片直肋管真空管集热器。

背景技术：
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随着绿色建筑、建筑节能的不断普及，太阳能集热器的开发与利用越来越受到重视。太阳能集热器利用方式灵活，既可以单独使用提供太阳能热水，也可以和空气源热泵一起，构成太阳能辅助空气源热泵热水系统，为宾馆、医院、宿舍、工厂、小区提供热水。

太阳能集热器是太阳能热水系统的关键，从目前的市场推广来看，尽管真空管集热器效率高，但是易结垢、抗压能力差等不足，只能应用于家庭太阳能热水器等小型系统，在工程中的应用普及反而不如平板式集热器。

玻璃真空管集热器由于消除了太阳能吸热面与外界空气的对流散热损失，热效率高，具有重要的应用前景。然而真空管集热器有易结垢、热沉大、抗压能力差等不足，在大规模应用中受到限制。

改进型真空管集热器，如内插U型管真空管集热器、内插热管真空管集热器，或者填充相变储能材料真空管集热器等，均存在结构复杂、热效率不高、或则价格昂贵等不足，推广困难，实际应用不多。

CN104016432A公开了一种插入式铜水热管真空太阳能蒸馏 水器，它包括太阳能真空管集热器主体和绝热水箱，太阳能真空管集热器主体包括热管集热元件、若干个传热套管和支架；集热元件包括真空集热管和插入式铜水热管，其特征是传热套管封闭端伸入一个水平安置的蒸发流道内部；铜水热管的冷端与传热套管配合传热连接；蒸发流道的末端通过浓水阀门与一根浓水排放管连接；绝热水箱含有一根内置冷凝管，内置冷凝管的进口和出口分别与蒸发流道及一根蒸馏水驳接管连通。

CN101699191A公开了一种组合曲面聚光真空管集热整体封装式太阳能集热器，由组合曲面聚光器、真空管集热器、可调跟踪器和封装外壳等组成。太阳光经透明玻璃盖板入射进入组合曲面聚光器后，经其内表面反射汇集至真空管集热器上，经真空管集热器吸收产生高温热能，该热能再经传导由真空管集热器内的导热工质输送给用户。

目前的太阳能集热器的类型有平板型太阳能集热器、全玻璃真空管集热器、U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器五种。每种集热器都有一定的优点，也存在明显的不足：

1)平板型太阳能集热器承压、不易结垢，但是吸热面对流散热损失大、热效率比较低；

2)全玻璃真空管集热器热效率高，但是不能承压运行，容易冻裂，易结垢，不适宜用在大面积的太阳能热水系统中。多用作家庭太阳能热水器集热部件。

3)U型管式真空管集热器承压、不易结垢，但是流体容易短路。此外，吸热面多为平面，吸热面太阳光吸收效率不高。

4)热管式真空管集热器承压、不易结垢，热效率比较高，但是价格比较贵，热管性能容易衰减老化。

5)直流式真空管集热器承压、不易结垢，热效率比较高，但是吸热面太阳光吸收效率不高。

针对热效率不高、容易结垢或成本比较高等不足，本实用新型提出一种吸热面太阳光吸收效率高、承压、不易结构、可用于大面积太阳能热水系统中的内插三翅片直肋管真空管集热器方案。为真空管太阳能集热器的推广和工程应用提供技术支持。

技术实现要素：

为解决当前太阳能集热器存在的问题，本实用新型公开了一种内插三翅片直肋管真空管集热器。

本实用新型是采用以下技术方案实现的：

一种内插三翅片直肋管真空管集热器，包括玻璃真空套管，所述玻璃真空套管内中心位置设有直肋管；玻璃真空套管的两端设有密封圈，直肋管的两端穿过密封圈并被密封圈固定；直肋管上设有三条翅片；三条翅片两两之间的夹角为120°，其中一条翅片竖直向上。

进一步的改进，所述直肋管为紫铜直肋管或铝直肋管。

进一步的改进，所述翅片的厚度为2～3mm，高度20～30mm， 翅片的长度比真空玻璃短80～120mm。

进一步的改进，所述直肋管和翅片上设有光谱选择涂层。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)三翅片直肋管的三个翅片沿圆管圆周方向均布布置，可以消除当太阳高度角比较低时，两翅片直管或两翅片U型管太阳光有效吸收面积比较小的不足(余弦效率)，保证任何时刻太阳光有效吸收面积比较恒定，提高集热器的热效率和运行稳定性。

2)三翅片直肋管与玻璃真空套管相对独立，在保证热效率的同时，安装和维护比较方便，便于工程应用推广。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为图1中的A-A截面图；

图3为图1中的B-B截面图；

图4为吸热效率示意图。

具体实施方式

以下通过实施例详细说明或描述本实用新型，而不是对本实用新型进行限制。

实施例1：

如图1所示的一种内插三翅片直肋管真空管集热器，包括玻璃真空套管，所述玻璃真空套管内中心位置设有直肋管；玻璃真空套管的两端设有密封圈，直肋管的两端穿过密封圈并被密封圈固定；直肋管上设有三条翅片；三条翅片两两之间的夹角为120°，其中一条翅片竖直向上。所述直肋管为紫铜或铝制成。直肋管的一端为流体入口，另一端为流体出口。所述翅片的厚度为2～3mm，高度20～30mm，翅片的长度比真空玻璃短80～120mm。所述直肋管和翅片上设有光谱选择涂层，提高太阳光吸收效率，降低自身的红外辐射散热损失。为提高太阳能光热转换效率，提高集热器的热效率。

如图2所示的翅片分布，翅片1沿竖直方向布置，翅片2位于左侧、翅片3位于右侧。当太阳处于右侧方位时，翅片1和3吸收太阳光，转变成热源，加热流经管内的流体。当太阳处于左侧方位时，翅片1和2吸收太阳光，转变成热源，加热流经管内的流体。当太阳处于中间方位时，翅片1、翅片2和翅片3同时吸收太阳，变成热源加热流经管内的流体。

内外层玻璃组成玻璃套管，中间抽真空，消除吸热翅片的对流散热损失。如图3所示，密封圈将三翅片直肋管与内层玻璃空间形成封闭腔体，防止封闭腔体的空气吸收翅片管热量，并散失到周围环境，降低吸热面热效率。同时密封圈也起到支撑和固定直肋管的作用。

如图4所示，我国位于北半球，太阳能集热器一般朝正南布置，与水 平面的倾斜角为20°左右。由于太阳东出西落的运动特性，在早上和下午的太阳高度角比较低，此时平面两翅片直肋管余弦效应大，吸热板的太阳光有效吸热面积小，系统的热效率低，如图4(a)所示(仅画出日出太阳高度角比较小时情况，日落情况类似)。在同样的真空玻璃管径条件下，若采用三翅片直肋管，无论太阳高度角如何，吸热面的余弦效应都比较弱，对比图4(a)和图4(b)太阳光有效吸收面可以看出，三翅片直肋管太阳光有效吸收面面积大，热效率高，如图4(b)所示(仅画出日出太阳高度角比较小时情况，日落情况类似)。