专利名称：球串集热管太阳能热水器的制作方法
技术领域：
太阳能利用。
背景技术：
现行太阳能热水器采用的集热管的吸热管为圆筒形，必须与水平面呈23°～50°倾斜配置，才能使阳光直射集热管，提高吸热率。由于集热管需要倾斜配置使得太阳能热水器的水平投影占地大，只好置于楼顶，这样带来一系列缺点一是加(出)水管、溢水管长，既增加造价，又造成每次用水出水管内的冷水头多；二是集热管容易积尘积雪，既影响吸热率，又增加集热管被冰雹、炮皮击损的可能；三是安装清洗检视不便；四是高层楼顶户均面积少，不足所有住户安装，底层住户不能使用；五是固定件、溢流水有损楼顶，已有业主不准安装。
发明内容
本发明要解决的技术问题是太阳能集热管垂直配置，便可获得高吸热率，从而使太阳能热水器可以就近挂在自家阳面外墙上。
解决该技术问题的核心技术方案是采用球串真空玻璃太阳能集热管。集热管[1](参看图2)的内管[6]为波浪状筒形，由若干球形吸热球[3]或枣核形对圆台吸热球[3](参看图1)串连而成。集热管[1]为带管盖[7]和下水管[5]的盲腔式或通腔式。
盲腔式球串集热管(参看图1)球串玻璃内管[6]镀有吸热层，外面套有圆筒形玻璃外管[4]。内管[6]外管[4]口端相连；底部相互隔离并装有弹性支架[2]和吸气剂；内外管[6][4]之间是真空层。集热管[1]口端用管盖[7]密封。管盖[7]上有俩凸嘴[8]，居中的下连插入内管[6]的下水管[5]。下水管[5]下端也有弹性支架[2]。
通腔式球串集热管(参看图2)球串玻璃内管[6]镀有吸热层，它和圆筒形的玻璃外管[4]两端相连，内管[6]内是一个通腔。内管[6]外管[4]之间抽去空气成真空层，抽气嘴一端装有吸气剂。
盲腔式球串集热管太阳能热水器(图1)由安装若干集热管[1]的托架[15]、管头箱[9]构成的集热器和柔性弯头[26]、水箱[27]三个部件组成。托架[15]的立架[20]前面有反光板[23]。立架[20]顶部装有管头箱[9]；底部装有底板[25]；底板固定有若干管座[24]。立架[20]后面两侧中心各装一个与立架[20]铰接的支杆[22]。立架[20]顶边线中心铰连一个孔板[18]，螺杆[16]穿过此孔后，由心部有螺孔的手轮[19]调位，锁母[17]锁定。俩支杆[22]、螺杆[16]三者等长平行。俩支杆[22]另端与丁字架[21]刚接。螺杆[16]另端与丁字架[21]铰接。丁字架[21]三端头有固定孔。管头箱[9]为平底拱状保温体，外有护板；内有一条进水管[11]和一条出水管[10]。进出水管[11][10]下方各有若干管口[12]。集热管[1]下端插在管座[24]内；上端的管盖[7]上的俩凸嘴[8]插入进出水管[11][10]的管口[12]内，并用密封套[13]密封防漏；管盖[7]插入管头箱[9]底面，并用密封环[14]密封保温。置于室内的水箱[27]为圆柱形或椭圆柱形，外面有保温层；顶部有加水阀[31]和溢流管[32]。下部有进水口[28]、出水口[30]和热水阀[29]。管头箱[9]和水箱[27]之间由柔性弯头[26]连接。柔性弯头[26]为可弯曲的保温体，外有可弯曲护壳；中心有两条可弯曲柔管，一条连在水箱[27]的出水口[30]和管头箱[9]的进水管[11]之间，另一条连在管头箱[9]的出水管[10]和水箱[27]的进水口[28]之间。柔性弯头[26]的两端有接盘，一端与管头箱[9]的侧壁相连，另一端穿墙入室与水箱[27]底部相连。
通腔式球串集热管太阳能热水器(图2)的独特结构是若干通腔式球串集热管[1]的上下两端分别插入上置的汇流管[34]和下置的分流管[33]，并用密封环[14]密封保温。汇流管[34]与分流管[33]裹在保温体里，外有护壳保护。汇流管[34]固定在立架[20]的上端。分流管[33]有管段固于底板[25]上；无管段弯曲90°紧贴立架[20]侧边固定，并与汇流管[34]并股后再与柔性弯头[26]连接。柔性弯头[26]、水箱[27]和托架[15]与盲腔式球串集热管太阳能热水器相同。
球串集热管太阳能热水器的集热器通过丁字架[21]三端头的固定孔用膨胀螺栓固定在阳面外墙上。柔性弯头[26]穿墙入室，与置于室内的水箱[27]连接，球串集热管太阳能热水器装毕。
当集热管[1]轴线垂直时，对圆台吸热球[3](参看图1)上圆台的每条素线底角α为50°；因此冬天北半球地区的阳光可以准90°射在集热球的上圆台表面；所以，球串集热管太阳能热水器冬天可以获得高吸热率。夏天北半球地区的阳光近似直射地面，这时通过调节手轮[19]，使装着集热管[1]的立架[20]后倾适当角度，仍可使阳光准90°射在对圆台吸热球上圆台表面，夏天也可获得高吸热率。对于球形吸热球[3](参看图2)，在任何纬度、任何季节、任何时辰，均有一块面积能被阳光准90°照射，无需调节集热管倾角。
使用前，经加水阀把水箱[27]加满，直到溢水管[32]出水。每个集热球的上半面受阳光照射后，内管[6]的吸热层把阳光的热能传给管内的水。对盲腔式球串集热管受热水上升经出水管[10]和柔性弯头[26]内一管进入水箱[27]；水箱内的水经出水口[30]和柔性弯头[26]内另管、进水管[11]、下水管[5]直接流在内管[6]的底部。如此反复循环便使水桶[27]内的水变热。对通腔式球串集热管受热水上升经汇流管[34]和弯头[26]内一管进入水箱[27]；水箱内的水经出水口[30]和柔性弯头[26]内另管流入分流管[33]，直接注入内管[6]的下端。如此反复循环便使水箱[27]内的水变热。用热水时，打开热水阀[29]便得。
球串集热管太阳能热水器的集热器厚度只有100mm，就是集热管倾角可调的集热器厚度也不过260mm，可挂在自家阳台窗下，这就带来一系列优点1.所得热水夏不过热，冬不过冷。每个集热球[3]的上半面是球面的，在任何纬度、任何季节、任何时辰，均有一块阳光垂直准垂直照射区，故得热量稳定适中；集热球[3]的上半球是圆台面的，因倾角可调，在任何纬度、任何季节、任何时辰，也有一块可使阳光垂直准垂直照射区，故得热量稳定适中。2.盲腔式集热管[1]因有下水管[5]使管内上升热水和下沉冷水隔开；通腔式集热管[1]使管内热水上出，冷水下进；避免了现行集热管内热水上升冷水下沉两股水流产生的界面干扰紊流，故管内流速增加，能及时带走管壁所吸热量，管壁不易出现400℃高温，既防止吸热层老化脱落，又能提高升温速度和得热量。3.水箱[27]置于室内，热水阀一开便是热水，即使经管道送至他处，也因室内布管，长度小，散热少，所以每次用水的冷水头少。4.挂于自家阳台，集热管[1]立置，抗风，不积尘，不积雪，不易被冰雹炮皮等落物击损，便检视，便清洗，保持吸热效率。5.托架[15]结构简单，上下水管缩短，造价低。6.无须楼顶占地，适用高层楼房。
图1是盲腔式球串集热管太阳能热水器结构原理图；图2是通腔式球串集热管太阳能热水器结构原理图。
具体实施例方式
球形吸热球[3]的球面外径80mm。相邻两球过渡圆弧半径5mm。对圆台吸热球[3]的上圆台底圆外径80mm。圆台素线底角α为23°～52°。相邻台面过渡圆弧半径5mm。集热管外管[4]外径90mm，内管[6]内腔内接圆柱的直径30mm。下水管[5]外径19mm，集热管[1]长度1.2～2m。集热器立架[20]后倾角的调节范围15°～20°。保温体、保温层厚度45～70mm。
热水器采用有球形吸热球集热管时，不同纬度地区采用不同素线底角α的对圆台吸热球集热管时，集热器也可通过立架[20]两侧上下俩孔直接装于墙上。保温体、保温层为复合型内层为向内反射热量的太空棉之类；外层为保温的聚氨酯整体发泡体之类。
权利要求
1.一种球串集热管太阳能热水器的集热器，由安装若干集热管[1]的托架[15]、管头箱[9]构成的集热器和柔性弯头[26]、水箱[27]三个部件组成，其特征是a、集热管[1]的内管[6]为波浪状筒形。b、集热管[1]为带管盖[7]和下水管[5]的盲腔式或通腔式。c、安装若干集热管[1]的托架[15]的立架[20]前面有反光板[23]。立架[20]顶部装有管头箱[9]；底部装有底板[25]；底板上固定若干管座[24]。立架[20]后面两侧中心各装一个与立架[20]铰接的支杆[22]。立架[20]顶边线中心铰连一个孔板[18]，螺杆[16]穿过此孔后，由心部有螺孔的手轮[19]调位，锁母[17]锁定。俩支杆[22]、螺杆[16]三者等长平行。俩支杆[22]另端与丁字架[21]刚接。螺杆[16]另端与丁字架[21]铰接。丁字架[21]三端头有固定孔。盲腔式球串集热管[1]下端插在管座[24]内；上端的管盖[7]上的俩凸嘴[8]插入进出水管[11][10]的管口[12]内，并用密封套[13]密封防漏；管盖[7]插入管头箱[9]底面，并用密封环[14]密封保温。d、通腔式球串集热器的集热管[1]的上下两端分别插入上置的汇流管[34]和下置的分流管[33]，并用密封环[14]密封保温。汇流管[34]与分流管[33]裹在保温体里，外有护壳保护。汇流管[34]固定在立架[20]的上端。分流管[33]有管段固于底板[25]上；无管段弯曲90°紧贴立架[20]侧边固定，并与汇流管[34]并股后再与柔性弯头[26]连接。e、水箱[27]为圆柱形或椭圆柱形，外面有保温层；顶部有加水阀[31]和溢流管[32]。下部有进水口[28]、出水口[30]和热水阀[29]。f、柔性弯头[26]为可弯曲的保温体，外有可弯曲护壳；中心有两条可弯曲的柔管，一条连在水箱[27]的出水口[30]和管头箱[9]的进水管[11]之间，另一条连在管头箱[9]的出水管[10]和水箱[27]的进水口[28]之间。柔性弯头[26]的两端有接盘，一端与管头箱[9]的侧壁相连，另一端穿墙入室与水箱[27]底部相连。
2.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是内管[6]由若干球形吸热球[3]或枣核形对圆台吸热球[3]串连而成。
3.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是盲腔式球串集热管的球串玻璃内管[6]镀有吸热层，外面套有圆筒形玻璃外管[4]。内管[6]外管[4]口端相连；底部相互隔离并装有弹性支架[2]和吸气剂；内外管[6][4]之间是真空层。集热管[1]口端用管盖[7]密封。管盖[7]上有俩凸嘴[8]，居中的下连插入内管[6]的下水管[5]。下水管[5]下端也有弹性支架[2]。
4.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是通腔式球串集热管的球串玻璃内管[6]上镀有吸热层，它和圆筒形的玻璃外管[4]两端相连，内管[6]内是一个通腔。内管[6]外管[4]之间抽去空气成真空层，抽气嘴一端装有吸气剂。
5.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是管头箱[9]为平底拱状保温体，外有护板；内有一条进水管[11]和一条出水管[10]。进出水管[11][10]下方各有若干管口[12]。
6.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是保温体、保温层为复合型内层为向内反射热量的太空棉之类；外层为保温的聚氨酯整体发泡之类。
7.根据权利要求1所述的球串集热管太阳能热水器，其特征是球形吸热球[3]的球面外径80mm。相邻两球过渡圆弧半径5mm。对圆台吸热球[3]的上圆台底圆外径80mm。圆台素线底角α为23°～52°。相邻台面过渡圆弧半径5mm。集热管外管[4]外径90mm，内管[6]内腔内接圆柱的直径30mm。下水管[5]外径19mm，集热管[1]长度1.2～2m。集热器立架[20]后倾角的调节范围15°～20°。保温体、保温层厚度45～70mm。集热器也可通过立架[20]两侧上下俩孔直接装于墙上。
全文摘要
球串集热管太阳能热水器属于太阳能利用技术领域。其吸收太阳能的内管为波浪状筒形，由若干球形吸热球或枣核形对圆台吸热球串连而成；通腔式的内管内腔为通腔，热水上出，冷水下进；盲腔式的内管由管盖封闭，管盖上有俩凸嘴，居中的下连下水管，热水经一个凸嘴上出，冷水经另个凸嘴、下水管径流内管底部。该集热管垂置便可获高吸热率。用于制造壁挂式太阳能热水器。
文档编号F24J2/05GK1673644SQ200410039899
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者徐光第, 徐志军 申请人:徐光第