专利名称：太阳能集热管冷热水分流组合装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能集热管热水装置，特别是一种在太阳能集热管上安装一套由PPR或PEX绿色管材制成的冷热水分流装置内、外管所组成的、提高太阳能集热管热能转换效率的太阳能集热管冷热水分流组合装置。
背景技术：
中国《实用新型专利公报》第13卷、第44号公开了名称“一种集热管内设置导流管的太阳能热水器”的专利，专利号ZL 9513113.7，公告号CN 2266106Y。其目的是使集热管内冷、热水各走其道，改善对流循环，提高传热效率；其构成是在集热管内设置冷、热水导流管，导流管下端口靠近集热管底，上部弯入水箱，上端口靠近水箱底；不足之处是热水出口位置低。
中国《实用新型专利公报》第15卷、第44号公开了名称是“太阳能热真空管热效率提高装置”的专利，其专利号ZL 98227332.0，公告号CN 2347118Y。它的目的是改善集热管内低、高温水流，提高热效率；它的构成是在热真空管管口上加一塞子，塞子上开两个圆孔，一个圆孔内插入高温水出水管，此管一端与塞子的下底平齐，另一端接近水箱最大贮水量的水面；塞子的另一圆孔内插入一支一端与塞子的上圆周顶面平齐，另一端可伸至热真空管近底部的低温水进水管。不足之处是在管口处加塞子，出水阻力会略有增大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是使进入太阳能集热管内的冷水与流出太阳能集热管的热水得以分流，改善冷、热水流的对流循环，加速热量传递，提高太阳能集热管的热能转换效率；为此而提供一种太阳能集热管冷热水分流组合装置。
本实用新型为解决上述技术问题可以通过以下技术方案实现太阳能集热管冷热水分流组合装置由太阳能集热管，以及安装在其上的一套由内管和外管构成的冷热水分流装置所组成。该装置的内管和外管皆为圆管状，其外管套在内管之外、装于集热管上部并紧密配合。内管和外管一般都采用PPR或PEX绿色塑料管材制造；只有当外管置于热水器的水箱内时，外管才用金属材料制造。
本实用新型为解决上述技术问题还可以通过以下技术方案实现其太阳能集热管采用真空镀膜集热管，它包括真空集热管及其黑色镀膜；其内管为冷水管，外管为热水管。其内管的底端插到真空集热管内底部、并留有水流通道；外管的下端插在真空集热管的上端口内。
其太阳能集热管采用金属镀膜集热管，它包括金属集热管及其外表面上的黑色镀膜、玻璃保护管和橡胶密封圈。其内管为冷水管，外管为热水管；内管的底端插到金属集热管管内的底部、并留有水流通道；外管的下端插到金属集热管的上端口内。
其太阳能集热管采用热管集热管，它包括热管及其外表面上的黑色镀膜、玻璃保护管和橡胶密封圈。其内管为热水管、外管为冷水管，二者套在热管的上部，外管的管底与热管外壁之间密封配合，内管的管底与外管的管底之间留有水流通道。
其真空镀膜集热管插入太阳能热水器的水箱内，在内管的上端、接近水箱内的底部处，设有进冷水的连通管。该连通管连接于内、外管之间，使内管之内和外管之外的空间相沟通、而与内管和外管之间的空间相隔离。外管上部的管壁上设有热水流出孔。外管采用金属材料制造。
其太阳能集热管至少为两个、组成集热管组。该组各集热管的内管和外管呈并联连接，即各集热管的内管都与集热管组的总内管相连接，各集热管的外管都与集热管组的总外管相连接。
其太阳能集热管采用真空镀膜集热管或金属镀膜集热管、且至少为两个，组成集热管组。该组各集热管的内管和外管彼此呈串联连接，即前一个集热管的外管与后一个集热管的内管相联通，第一个集热管的内管为集热管组的冷水进水管，最末一个集热管的外管为集热管组的热水出水管。
其太阳能集热管采用热管集热管、且至少为两个，组成热管集热管组。该组各集热管的内管和外管彼此呈串联连接，即前一个集热管的内管与后一个集热管的外管相联通，第一个集热管的外管为集热管组的冷水进水管，最末一个集热管的内管为集热管组的热水出水管。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果①改善冷、热水流的对流循环，提高太阳能集热管的热能转换效率。
②由于并联型和串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置与太阳能热水器的与水箱分体，可以使水箱保温性能好，集热管便于维护。而且，经并联型和串联型集热管冷热水分流组合装置加热的热水，直接送到太阳能热水器的水箱热水流的出口，特别有利于冬天使用。
③根据集热管在强烈阳光照射下，当管内无水时，其内壁温度可达250℃的条件，可采用多级串联型集热管组的组合，使管内水温逐级串联加热到100℃开水；或加热到110℃蒸汽，从而可组成串联型太阳能供暖系统；串联型太阳能开水系统、串联型太阳能海水淡化系统、串联型太阳能蒸馏水系统、串联型太阳能干燥系统，以及太阳能空调和制冷系统等太阳能综合利用装置。
图1由真空镀膜集热管构成的本实用新型的结构示意图图2由金属镀膜集热管构成的本实用新型的结构示意图图3由热管集热管构成的本实用新型的结构示意图图4并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构示意图图5串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构示意图图6真空镀膜集热管冷热水分流组合装置组成的太阳能热水器结构示意图图7由并联型集热管冷热水分流组合装置组成的太阳能热水器结构示意图图8由串联型集热管冷热水分流组合装置组成的太阳能热水器结构示意图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。
实施例1图1中示出了由真空镀膜集热管构成的本实用新型太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构。它由真空镀膜集热管，以及安装在真空镀膜集热管内的一套由内管2和外管1构成的冷热水分流装置所组成。其真空镀膜集热管由真空集热管3及其集热管内层外表面的黑色镀膜4构成。其内管2为冷水管，外管1为热水管。内管2和外管1皆为圆管状，外管1套在内管5的外面，二者轴心共处同一直线上；二者之间由径向板条连接支撑固定。内管2的底端有弧形豁口、其底端插到真空集热管3内的底部，或者其底端为平底、插到集热管3管内近底部、并留有间隙作水流通道。其外管1装于真空集热管3的上端口内并紧密配合。内管2和外管1由PPR或PEX绿色塑料管材制造。PPR即无规共聚聚丙烯管材；PEX即三维交联网状结构的交联聚乙烯。图中，A-冷水流向、B-热水流向。冷水由内管2的上端流入，由其下端流出、进入外管1与内管2之间的空间，接收太阳能升温后，比重较轻的热水由外管1下部自动流向上部，从而使冷热水得以分流。
实施例2图2中示出了由金属镀膜集热管构成的太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构。它由金属镀膜集热管，以及安装在金属镀膜集热管内的一套包括内管2和外管1的冷热水分流装置构成。其金属镀膜集热管由金属集热管6、其外表面上的黑色镀膜4、玻璃保护管5和橡胶密封圈7构成。玻璃保护管5位于金属集热管6之外，二者上下两端之间各有一橡胶密封圈7。除了太阳能集热管不同，其余与实施例1相同。还可以在金属集热管6的外表面上安装金属叶片，增加吸热面积。其优点是耐冲击，耐冻，启动快，制造工艺比玻璃真空镀膜集热管简单，太阳能转换效率高。
实施例3图3中示出了由热管集热管构成的太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构。它由热管集热管，以及安装在热管集热管上的一套包括内管2和外管1的冷热水分流装置构成。其热管集热管由热管8、热管外表面上的黑色镀膜4、玻璃保护管5和橡胶密封圈7构成。玻璃保护管5位于热管集热管8之外，二者上下两端之间各有一橡胶密封圈7。内管2为热水管，外管1为冷水管，二者套在热管8的上部的外面。外管1的管底与热管8外壁之间密封配合，内管2的管底与外管1的管底之间留有间隙作水流通道。其余与实施例1相同。
实施例4图4中示出了由多个真空镀膜集热管构成的并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构。它由多个真空镀膜集热管组成集热管组，该组各集热管的内管2和外管1分别构成并联连接，即各集热管的内管2都与集热管组的总内管相联接，各集热管的外管1都与集热管组的总外管相联接。集热管内管2和外管1的连接，是通过并联型集热管组的联接部9连接的。联接部9的外管1顶端为封闭端，外管1的上端两侧分别与水平方向的集热管组的总外管相连接；内管2垂直穿过外管顶端的封闭端、与水平方向的集热管组的总内管相连接。
图7中示出了由上述并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置组成的分体式太阳能热水器的结构。它由并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置、水箱11、自来水流入口和热水流出口15、与进冷水的集热管组的总内管相联接的维护阀门16，以及与出热水的集热管组的总外管相联接的维护阀门17所组成。
实施例5图5中示出了由多个真空镀膜集热管构成的串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置的结构。它由多个真空镀膜集热管组成集热管组，该组各集热管的内管2和外管1彼此串联连接，即前一个集热管的外管1与后一个集热管的内管2相联通，第一个集热管的内管2为集热管组的冷水进水管，最末一个集热管的外管1为集热管组的热水出水管。各集热管的内管2和外管1彼此的连接，是通过串联型集热管组的联接部10连接的。联接部10的外管1顶端为封闭端，由外管1上端一侧接出外管水平段、穿过后一个集热管的外管1管壁并与其内管2的顶端相连接，而本集热管的内管2与前一个集热管的外管1的水平段相连接、并穿过外管1上端另一侧的管壁。这种串联型结构逐级串联加热，使水升温加快，而且温升提高。
图8中示出了由上述串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置组成的分体式太阳能热水器的结构。它由串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置、水箱11、自来水流入口和热水流出口15、与集热管组的冷水进水管相联接的维护阀门16，以及与集热管组的热水出水管相联接的维护阀门17所组成。
实施例6图6中示出了由太阳能集热管冷热水分流组合装置组成的直插式太阳能热水器的结构。真空镀膜集热管直接插入太阳能热水器的水箱11内。其内管12的底端有弧形豁口、插到真空集热管3管内的底部，或者内管12的底端为平底、插到真空集热管3管内近底部并留有间隙作水流通道。在内管12的上端、接近水箱11内的底部处，设有连通管14作为内管12的冷水进水通道。该连通管14连接于内管12与外管13之间，使内管12之内和外管13之外的空间相沟通、而与内管12和外管13之间的空间相隔离。外管13上部的管壁上设有热水流出孔。外管13的材料采用金属，如铝材。内管12采用PPR或PEX绿色塑料管材。采用金属外管13，可使水箱11上部热水和下部的低温水加速混合成水温一致的热水。
实施例7由多个金属镀膜集热管组成并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置，除了集热管不同，其余与实施例4相同。
实施例8由多个金属镀膜集热管组成串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置，除了集热管不同，其余与实施例5相同。
实施例9由多个热管集热管组成并联型太阳能集热管冷热水分流组合装置，除了集热管不同、冷热水管相反外，其余与实施例4相同。
实施例10由多个热管集热管组成串联型太阳能集热管冷热水分流组合装置。热管集热管为多个、组成热管集热管组。该组集热管的内管2和外管1彼此串联连接，即前一个热管集热管的内管2与后一个热管集热管的外管1相联通，第一个热管集热管的外管1为集热管组的冷水进水管，最末一个热管集热管的内管2为集热管组的热水出水管。其余与实施例5相同。
工作原理根据水的温升是按指数规律上升的理论，即水温较低时，温升较快，热量转换效率较高。由于普通型太阳能真空集热管出口处的冷热水混合在一起，送到集热管底部的不是水温最低的水，所以热能转换效率不高。若在集热管内安装一套冷热水分流装置，迫使流入集热管内的冷水和被集热管加热的热水分开流动，从而做到送入集热管底部的永远是水温最低的水，这样，利用集热管内水在不同温度时的比重不同，实现集热管内水的自动对流循环，提高太阳能转换效率。
权利要求1.一种太阳能集热管冷热水分流组合装置，包括太阳能集热管，其特征在于还包括在所说的太阳能集热管上安装的一套包括内管(2)和外管(1)的冷热水分流装置；该装置的内管(2)和外管(1)皆为圆管状，其外管(1)套在内管(5)之外、装于集热管上部并紧密配合；内管(2)的材料是PPR或PEX绿色塑料，外管(1)的材料与内管(2)相同，而当外管(1)置于热水器的水箱(1)内时其材料则为金属。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的太阳能集热管是真空镀膜集热管，它包括真空集热管(3)及其黑色镀膜(4)；所说的内管(2)为冷水管、外管(1)为热水管，内管(2)的底端插到真空集热管(3)内底部、并留有水流通道；外管(1)的底端插在真空集热管(3)的上端口内。
3.根据权利要求1所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的太阳能集热管是金属镀膜集热管，它包括金属集热管(6)及其外表面上的黑色镀膜(4)、玻璃保护管(5)和橡胶密封圈(7)；所说的内管(2)为冷水管、外管(1)为热水管，内管(2)的底端插到金属集热管(6)管内的底部、并留有水流通道；外管(1)的底端插到金属集热管(6)的上端口内。
4.根据权利要求1所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的太阳能集热管是热管集热管，它包括热管(8)及其外表面上的黑色镀膜(4)、玻璃保护管(5)和橡胶密封圈(7)；所说的内管(2)为热水管、外管(1)为冷水管，二者套在热管(8)的上部，外管(1)的管底与热管(8)外壁之间密封配合，内管(2)的管底与外管(1)的管底之间留有水流通道。
5.根据权利要求2所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的真空镀膜集热管插入太阳能热水器的水箱(11)内，在内管(12)的上端、接近水箱(11)内的底部处，有进冷水的连通管(14)；该连通管(14)连接于内、外管(12、13)之间，使内管(12)之内和外管(13)之外的空间相沟通、而与内管(12)和外管(13)之间的空间相隔离；外管(13)上部的管壁上有热水流出孔；外管(13)的材料为金属。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的太阳能集热管至少为两个、组成集热管组，该组各集热管的内管(2)和外管(1)呈并联连接，即各集热管的内管(2)都与集热管组的总内管相连接，各集热管的外管(1)都与集热管组的总外管相连接。
7.根据权利要求2或3所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的太阳能集热管，即真空镀膜集热管或金属镀膜集热管，至少为两个、组成集热管组，该组各集热管的内管(2)和外管(1)彼此呈串联连接，即前一个集热管的外管(1)与后一个集热管的内管(2)相联通，第一个集热管的内管(2)为集热管组的冷水进水管，最末一个集热管的外管(1)为集热管组的热水出水管。
8.根据权利要求4所述的太阳能集热管冷热水分流组合装置，其特征在于所说的热管集热管至少为两个、组成热管集热管组，该组各集热管的内管(2)和外管(1)彼此呈串联连接，即前一个集热管的内管(2)与后一个集热管的外管(1)相联通，第一个集热管的外管(1)为集热管组的冷水进水管，最末一个集热管的内管(2)为集热管组的热水出水管。
专利摘要一种太阳能集热管冷热水分流组合装置,由太阳能集热管,以及安装在太阳能集热管上的一套包括内管和外管的冷热水分流装置所构成。该装置的内管和外管皆为圆管状,分别作为集热管冷热水分流的通道。内管和外管的材料一般采用PPR或PEX绿色塑料管材。其集热管可以是真空镀膜集热管、金属镀膜集热管或热管集热管。由多个集热管组成的集热管组,其各集热管的内管和外管可构成并联型和串联型连接形式,进而组成分体式太阳能热水器。可改善冷热水对流循环,加快热传递,提高太阳能集热管的热能转换效率。特别是串联型组合装置,利于提高温升,可广泛用于多种太阳能利用系统。
文档编号F24J2/32GK2513055SQ0126937
公开日2002年9月25日 申请日期2001年11月8日 优先权日2001年11月8日
发明者沈晓莉 申请人:沈晓莉