专利名称：分离式太阳能热水系统的斜插式分隔室型联集管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一类通过集热管系统中传热流体的有序流动來提高太阳能热水 系统热效率的一种装置，尤其适用于采用相变式集热管为采热元件的分离式太阳能热水系 统或热水器
背景技术：
紧凑式太阳能热水器或热水系统的特点是多根集热管，全玻璃真空集热管或相变 式集热管，后者俗称热管集热管或超导热集热管，直接插进储热水箱底部、联通成整体，而 且集热管基本直立型，倾角约45°。拫据热流体相对地易于自发上浮、冷流体相对地易于自 发下沉的物理原理，这样集热管采集到的热量极易进入储热水箱。在其他条件相当时，紧凑 式太阳能热水器的热效率较高。紧凑式的缺点是外形庞大的储热水箱暴露于房顶，有损建 筑物外形。分离式或分体式太阳能热水系统能克服此缺点。分离式太阳能热水器由储热水箱与集热管系统两亇可分立的独立部分组成，集热 管系统安装在建筑物外侧向阳侧，其间由两根管道，冷水管道、热水管道，与储热水箱连通， 储热水箱因之可安置在建筑物的里边阴蔽处。常用的太阳能集热管有两类全玻璃真空集 热管、相变式集热管，本文所述集热管是指后者。相变式集热管亦有两类全玻璃型相变式 集热管，俗称双真空集热管或俗称双真空管；金属_玻璃型相变式集热管，俗称热管或超导 热集热管。这两类相变式集热管特征是有一亇高真空的外管(如热管)或外套管(如双真 空管)，当它俩插进联集管对应的、附有硅胶密封圈的圆孔后，其高真空的外管或外套管恰 与硅胶圈密合，使得联集管管腔中的液态传热工质不致外流。相变式集热管另有一根内管 (金属材料或玻璃材料制成)，除顶瑞以外，其他均密封于玻璃真空管中；该顶端暴露于外， 正是相变式集热管的放热端。当各集热管插进联集管后，各相变式集热管的放热端沉浸于 联集管管腔内的液态传热工质中，液态传热工质受热后可以按自然对流循环或强制对流循 环方式把热量输入保温水箱。这就是分离式太阳能热水器或悬挂式中，以相变式集热管、 双真空管为采热元件的传统集热管系统的采热过程。为简明，本文用來说明分离式太阳能 热水系统的斜插式分隔室型联集管的文字说明与图例说明只以双真空管插入联集管为例。集热管系统由多根集热管一般按直角90°方向插进一根联集管，俗称联箱构成， 即“直(角)插式”集热管系统。顺便说明，本文将公布另一种，即斜插式集热管系统(以 下简称“斜插式”)，即多根集热管按斜角75° -89°方向插进联集管。“直插式或斜插式” 是由于集热管插入联集管时的角度不同引起的，所以“直插式或斜插式集热管系统”与“直 插式或斜插式联集管”的实际含义相同。现有分离式的一个结构缺点是其集热管系统中的集热管及联集管，这两者之一在 空间取向基本上呈水平态，倾角近似0°，这使其中的流态物质只能沿水平流动。按上述“热 流体相对地易于自发上浮、冷流体相对地易于自发上下沉”，这种水平流动方向，不是热流 体、冷流体的自发方向，这使热效率降低。再一个缺点是现存商品联集管的内腔大都是空 腔，当多根集热管直接插入同一根联集管后，这种空腔不可能防止冷、热流体无序混合。对流传热是有序流动，这种无序混合必定破坏自然对流传热，这必降低热水系统热效率。
实用新型内容本实用新型解决技术问题所采用技术方案是提出一种分离式太阳能热水系统的 斜插式分隔室型联集管，目的是克服上述两缺点，使分离式太阳能热水系统的集热管系统、 亦即热水系统本身的热效率大幅提高。本实用新型的技术方案是把相变式集热管按斜插式插进联集管的管腔，联集管的 管腔内设置一块平面薄板型的隔板，隔板的上端与两侧端与联集管的内壁密合，下端与联 集管的底面分离；相变式集热管轴线与联集管轴线之间的夹角的数值范围是75° -89° ； 隔板与联集管轴线平行，联集管的管腔分隔成冷水室与热水室，冷水室上端有冷水进口、热 水室上端有热水出口。这种简易的技术方案能使分离式太阳能热水系统的热效率大幅度提高，其说理将 在以下具体实施方式
中有叙述。本实用新型的有益效果是结构简、耗材少，价格、成本较低；热效率高，即其“性 价比”很高。
图1是悬挂式传统集热管系统的轴向剖面示意图；图2是悬挂式斜插式分隔室型集热管系统的轴向剖面示意图；图3是图2中m-m方向的剖视图；图4是图2中n-n方向的剖视图；1、是双真空管外套管或俗称双真空管；2、是双真空管的内管；3、是双真空管的放热端；4、是联集管外壳或俗称联集管；5、隔板；X、是热水出口 ； Y、是冷水进口 ；、a-a、是双真空管1轴线；p-p、是联集管(4)轴线；α、是双真空管1轴线a_a与联集管4轴线ρ-ρ的夹角， 以直角或小于直角的夹角为准；h_h是地理垂直线；s-s是地理水平线。图2是本实用新型的悬挂式斜插式分隔室型集热管系统的轴向剖面示意图。如前 述，本文所述双真空管实为相变式集热管，即图2图面显示相变式集热管按斜插式插进联 集管4的管腔。图2显示斜插式分隔室型集热管系统外形特征是一根联集管4的右侧或左侧插入 多根双真空管1，俗称单翼型集热管系统，本实用新型亦可改变为双翼型集热管系统一根 联集管(4)在中央，左、右两侧对称地插进多根双真空管1 ；这样联集管4管腔中设置两块 隔板5分隔成三室，从而形成中间是冷水室，左/右两边是热水室，其他雷同。
具体实施方式
实施例一联集管(4)与本行业极常用的联箱实质相同，所以众所周知的制作工序、工序就 从略，所不同的是如何把传统的直插式更改为斜插式先在不锈钢薄板板料对应位置冲压出一亇坡度为5°的、特定尺寸的正方形凹坑、再在各凹坑的底面冲压出翻边的、适宜于鑲 嵌硅胶圈的圆孔。另外联集管4的内腔宽度显然要加大，要能同时容纳双真空管1的放热端 3与宽度为50毫米的冷水室。把附加聚氨酯发泡硬料的联集管安置在适宜的支架上，按传 统直插方式插进足够的双真空管1，双真空管1的数量与规格取决于用户阳台矮墙向阳侧 的具体尺寸，最终完成本实用新型的集热管系统，俗称集热器。把制成的集热管系统安装在 阳台矮墙向阳侧，冷水进口 Y、热水出口 X分别用柔性保温管道与安置在阳台里侧的保温水 箱的相连通，从而构成一台采热方式为自然对流循环传热的阳台悬挂式太阳能热水器。这 阳台悬挂式太阳能热水器的集热管系统中采用的联集管正是分离式太阳能热水系统的斜 插式分隔室型联集管。本实用新型的原理从图2可见，隔板5的左侧空间安置有双真空管1的放热端3， 这使该空间中液体/水的温度升高、成为热水室，而隔板5右侧空间相对成为冷水室；热水 室的热水自发上浮，经由热水出口 X流向保温水箱；冷水室的冷水自发下沉，把保温水箱的 冷水经由冷水进口 Y流入冷水室，再经隔板5下面40mm-100mm空间向热水室补充流体，最 终完成有序的自然对流循环传热，致使热效率大幅提高。上述斜插式分隔室型集热管系统的说理是以自然对流循环传热为例。当联集管 (4)的冷水进口 Y、热水出口 X分别与分离式太阳能热水系统的驱动传热工质的循环泵管道 流动系统相应地连接后，它亦同样适用，所以本实用新型对自然或强制对流循环采热的两 类分离式太阳能热水系统的集热管系统均适用。实施例二把上述最终完成的集热管系统安装在阳台矮墙向阳侧，冷水进口 Y、热水出口 X分 别用柔性保温管道与安置在阳台里侧的分离式太阳能热水系统的驱动传热工质的循环泵 管道流动系统相应地连接后，就构成一台采热方式为强制对流循环传热的阳台悬挂式太阳 能热水器。
权利要求分离式太阳能热水系统的斜插式分隔室型联集管，其特征在于，相变式集热管(1)按斜插式插进联集管(4)的管腔，联集管(4)的管腔内设置一块平面薄板型的隔板(5)，隔板(5)的上端与两侧端与联集管(4)的内壁密合，下端与联集管(4)的底面分离。
2.根据权利要求1所述的分离式太阳能热水系统的斜插式分隔室型联集管，其特征在 于，所述相变式集热管(1)轴线(a_a)与联集管(4)轴线(p-p)之间的夹角(α)的数值范 围是 75° -89°。
3.根据权利要求1所述的分离式太阳能热水系统的斜插式分隔室型联集管，其特征在 于，所述隔板(5)与联集管(4)轴线(p-p)平行，把联集管(4)的管腔分隔成冷水室与热水 室，冷水室上端有冷水进口(Y)、热水室上端有热水出口(X)。
专利摘要本实用新型公开了一种分离式太阳能热水系统的斜插式分隔室型联集管，相变式集热管(1)按斜插式插进联集管(4)的管腔后，相变式集热管(1)轴线(a-a)与联集管(4)轴线(p-p)之间的夹角(α)的数值范围是75°-89°；联集管(4)的管腔内设置一块平面薄板型的隔板(5)，把联集管(4)的管腔分隔成冷水室与热水室，冷水室上端有冷水进口(Y)、热水室上端有热水出口(X)。该斜插式分隔室型联集管适用于包括阳台悬挂式太阳能热水器在内的分离式太阳能热水系统，或适用于采热工作方式为自然对流循环传热或强制对流循环传热的分离式太阳能热水系统。本实用新型优点是结构简、耗材少，热效率高，其“性价比”高。
文档编号F24J2/46GK201731659SQ20092029899
公开日2011年2月2日 申请日期2009年12月19日 优先权日2009年12月19日
发明者刘声普, 刘进丰 申请人:刘声普