专利名称：非真空式太阳能热水器及其太阳能集热管的保温方法
技术领域：
本发明涉及利用太阳能加热冷水的热水器领域，更具体的说，改进涉及的是一种 非真空式太阳能热水器及其太阳能集热管的保温方法。
背景技术：
随着人们对节能环保意识的不断增强，既节能又环保的产品开始逐渐被人们所认 识和接受，太阳能热水器就是其中之一；现有的太阳能热水器在其太阳能集热管的外侧设 置了真空管，也就是说，为防止所述太阳能集热管吸收的热量散失掉，在所述太阳能集热管 的外壁与所述真空管内壁之间的空间，采用了将其抽成真空的技术手段，籍此来阻隔所述 太阳能集热管上吸收的热量向外散失，以起到对所述太阳能集热管进行保温的功能。但是，现有技术中的真空管采用透明的玻璃管制成，由于其内部与所述太阳能集 热管之间的空间被抽成真空，迫使玻璃管的管壁始终必须承受非常大的大气压，不仅提高 了太阳能热水器零部件的制作复杂度，增加了制作成本，也不利于太阳能热水器的长期使 用，同时还加大了维修的难度。因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种非真空式太阳能热水器及其太阳能集热管的保温方 法，可减少处于非真空的状态下太阳能集热管向外散失的热量。本发明的技术方案如下—种非真空式太阳能热水器，包括水箱、太阳能集热管及其外侧的玻璃本体；所述 水箱与所述太阳能集热管之间经循环管道相互连通；在所述太阳能集热管与所述玻璃本体 之间设置有非真空状态下的隔热层；其中所述隔热层设置为气态保温层；在所述玻璃本 体上设置有太阳能光致热层。所述的非真空式太阳能热水器，其中所述气态保温层设置为空气层。所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于在所述玻璃本体上设置连通所述空 气层与外界空气的气孔。所述的太阳能热水器，其中所述太阳能光致热层位于所述玻璃本体表面上。所述的非真空式太阳能热水器，其中所述玻璃本体包括一第一玻璃本体和一第 二玻璃本体，其特征在于在所述第一玻璃本体和所述第二玻璃本体之间设置一太阳能光 致热层；所述太阳能光致热层与所述第一玻璃本体和所述第二玻璃本体相接触设置。所述的非真空式太阳能热水器，其中所述玻璃本体包括一第一玻璃本体和一第 二玻璃本体；所述太阳能光致热层位于所述第一玻璃本体上；在所述太阳能光致热层表面 设置一热熔玻璃胶膜，用于将所述第一玻璃本体与所述第二玻璃本体相互粘连。所述的非真空式太阳能热水器，其中所述玻璃本体设置为与所述太阳能集热管 相适配的玻璃板或玻璃管。
所述的非真空式太阳能热水器，其中在所述太阳能集热管的周围设置有反光层。所述的非真空式太阳能热水器，其中在所述反光层的背面设置有保温层。一种非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，用于太阳能集热管与 其外侧的玻璃本体之间的隔热层为非真空状态下的气态保温层时使用，其中，包括以下步 骤设置在所述玻璃本体上的太阳能光致热层吸收太阳能，产生热量；所述太阳能光致热层将热量传导到所述光能集热装置上的玻璃本体，加热所述玻 璃本体；升高所述玻璃本体的温度，减少所述太阳能集热管上吸收的太阳能热量向外散失。所述的非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，其中，在所述太阳能 光致热层吸收太阳能并产生热量的过程中还包括设置在所述太阳能集热管周围的反光层 反射太阳能，加热所述气态保温层的步骤。所述的非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，其中，在所述太阳能 光致热层吸收太阳能并产生热量的过程中还包括以下步骤所述太阳能集热管吸收太阳能，产生并散发热量；所述太阳能集热管在与其管内液体进行热交换的同时，加热所述气态保温层。本发明所提供的一种非真空式太阳能热水器及其太阳能集热管的保温方法，由于 采用了在太阳能集热管外侧的玻璃本体上设置了太阳能光致热层的技术手段，即使隔热层 是处于非真空状态下的气态保温层，但在所述太阳能集热管吸收太阳能并与其管中的液体 进行热交换的同时，位于所述玻璃本体上的太阳能光致热层也同样能够吸收太阳能，并加 热所述玻璃本体使其温度上升；由此阻挡了所述玻璃本体内侧的热量向外散失，也即减少 了所述太阳能集热管向外散失的热量；同时，非真空状态下的气态保温层不仅降低了太阳 能热水器零部件的制作复杂度，减少了制作成本，也延长了太阳能热水器的使用寿命，同时 还使得其维修变得更加容易。
图1是本发明非真空式太阳能热水器结构原理示意图；图2是本发明图1中光能集热装置部分的B-B剖视图；图3是本发明图1中玻璃本体部分的实施例1示意图；图4是本发明图1中玻璃本体部分的实施例2示意图；图5是本发明图1中玻璃本体部分的实施例3示意图；图6是本发明图2中太阳能集热管的保温方法流程图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的具体实施方式
和实施例加以详细说明。本发明的一种非真空式太阳能热水器，其具体实施方式
之一，如附图1所示，包括 水箱110、太阳能集热管120及其外侧的玻璃本体130 ；所述水箱110与所述太阳能集热管 120之间设置有相互连通的管道140，例如，可在所述管道140上设置水泵，用于循环所述水箱110中的冷水以及所述太阳能集热管120内的热水，使两者中的水温保持相一致或统一； 如附图2所示，在所述太阳能集热管120与所述玻璃本体130之间设置有隔热层(或保温 层)；其中，所述隔热层设置为气态保温层150，可透过光线、紫外线和/或红外线，例如空气 层、氮气层、惰性气体层、二氧化碳气体层等；在所述玻璃本体130上设置有固态的太阳能 光致热层160 ；较好的是，所述太阳能光致热层160位于所述气态保温层150 —侧的所述玻 璃本体130表面上。所谓的太阳能光致热层，具体指的是通过印刷、涂覆等手段依附在玻璃、金属等物 体表面的固态物质，与所依附的物体形成层状的结构，可吸收太阳能的光能并转换成热能， 其颜色优选黑色等较深的颜色，能吸收并产生更多的热量。由于在所述太阳能集热管120吸收太阳能并与其管中的冷水进行热交换的同时， 所述太阳能光致热层160同样在吸收太阳能，并加热所述玻璃本体130使其温度上升一方 面，阻挡了所述玻璃本体130内侧太阳能集热管120上吸收的热量向外散失，也就对处于非 真空的状态下太阳能集热管120起到了很好的保温作用；另一方面，阻止了所述太阳能集 热装置内部的水分子在所述玻璃本体130内表面凝结而出现雾气，尤其是所述气态保温层 150为空气层时，空气中的水分子凝结在所述玻璃本体130的内表面(指接触所述太阳能集 热装置内部空气层)上产生雾气；如果在所述玻璃本体130内表面上已经产生了雾气，也会 由于所述玻璃本体130温度的上升而蒸发掉，也就再不必将所述太阳能集热管120的外壁 与所述玻璃本体130内壁之间的空间抽成真空，从而也就不再限制所述玻璃本体130的具 体应用形状一定要承受巨大的压力，甚至可在所述太阳能集热管120的外侧直接采用平板 形的玻璃本体进行封装；由此可见，非真空状态下的气态保温层150降低了太阳能热水器 零部件的制作复杂度，减少了制作成本，延长了太阳能热水器的使用寿命，大大降低了维修 的技术难度。在本发明非真空式太阳能热水器的具体实施方式
中，优选的，所述气态保温层150 设置为空气层，为此可以简化生产工艺，降低生产成本；而且，所述气态保温层150的气压 强度可以是常压状态，也可以是具有一定气压的状态；换言之，所述太阳能集热管120与所 述玻璃本体130之间的空间，可以是非密闭的，或者也可以是密闭的；优选的是，所述空气 层与所述玻璃本体130外侧的环境气压保持相一致，可以在容纳所述太阳能集热管120的 光能集热装置上设置连通所述空气层与外界空气的气孔，优选的，在所述玻璃本体130上 设置连通所述空气层与外界空气的气孔。所述太阳能光致热层160设置在所述玻璃本体130上的具体实施方式
可包括如下 几种实施例实施例1 如附图3所示，所述太阳能光致热层160可以设置在所述玻璃本体130表面131 上；具体的，对于单层的玻璃本体130而言，直接将所述太阳能光致热层160设置在位于 (附图2中)所述气态保温层150 —侧的玻璃本体130表面131上；从而，所述太阳能光致 热层160将吸收的热量直接传导到所述玻璃本体130上，并加热使其温度上升，由此阻挡了 所述玻璃本体130内侧(即设置有保温层的一侧)的热量向外散失，也即减少了(附图2 中)所述太阳能集热管120上吸收的热量向外散失。实施例2
如附图4所示，所述玻璃本体130包括一第一玻璃本体131和一第二玻璃本体 132，所述太阳能光致热层160设置在所述第一玻璃本体131和所述第二玻璃本体132之 间；所述太阳能光致热层160与所述第一玻璃本体131和所述第二玻璃本体132相接触设 置；从而，所述太阳能光致热层160将吸收的热量直接传导到所述第一玻璃本体131和所述 第二玻璃本体132上，并加热使其温度上升，由此阻挡了非真空状态下的隔热层向外散失 热量，也即减少了(附图2中)所述太阳能集热管120上吸收的热量向外散失。实施例3:如附图5所示，所述玻璃本体130包括一第一玻璃本体131和一第二玻璃本体 132 ；所述太阳能光致热层160位于所述第一玻璃本体131上；在所述太阳能光致热层160 表面还设置一热熔玻璃胶膜133，用于将所述第一玻璃本体131与所述第二玻璃本体132相 互粘连；从而，由于所述热熔玻璃胶膜133的热传导系数大大低于玻璃的热传导系数，所述 太阳能光致热层160将吸收的热量直接传导到所述第一玻璃本体131上，并加热使其温度 上升，由此阻挡了非真空状态下的隔热层向外散失热量，也即减少了(附图2中)所述太阳 能集热管120上吸收的热量向外散失。在本发明非真空式太阳能热水器的上述实施例中，如附图2所示，所述玻璃本体 130可以设置为与所述太阳能集热管120相适配的玻璃板，例如，平面的玻璃板，其长宽适 配所述太阳能集热管120，又如，曲面的玻璃板，其形状适配所述太阳能集热管120 ；或者， 所述玻璃本体还可以设置为与所述太阳能集热管120相适配的玻璃管，将所述玻璃管同轴 套装在所述太阳能加热管120上；例如，圆柱形的玻璃管，其直径超过所述太阳能集热管 120设置，又如，棱柱形的玻璃管，其形状适配所述太阳能集热管120。为了进一步降低处于非真空的状态下太阳能集热管120向外散失的热量，如附图 2所示，可在所述太阳能集热管120的周围设置一反光层170，利用该反光层170反射太阳 能，加热所述气态保温层150，可进一步阻止处于非真空的状态下太阳能集热管120向外散 失的热量；所述反光层170具体的实施方式根据所述玻璃本体130的形状可分为两种情况 一种情况是，当所述玻璃本体130为玻璃板时，可将所有的太阳能集热管120集中设置在一 光能集热装置中，并将玻璃板设置在该光能集热装置的一面，用于保证所述太阳能集热管 120能够吸收太阳能，此时，可将所述反光层170设置在所述光能集热装置侧面及其底部的 内壁上；另一种情况是，当所述玻璃本体为玻璃管时，每一玻璃管中可设置一所述太阳能集 热管120，此时，可将所述反光层170设置在所述玻璃管的外壁上，并保证所述太阳能集热 管120能够吸收太阳能。进一步地，如附图2所示，在所述反光层170的基础上，在所述反光层170的背面 设置有保温层180，所述保温层180可以由实心的固态保温材料构成，也可以由夹带气孔的 固态保温材料构成，可以阻止所述光能集热装置或玻璃管的热量向外散失。基于上述非真空式太阳能热水器，本发明还提出了一种非真空式太阳能热水器中 太阳能集热管的保温方法，用于太阳能集热管120与其外侧的玻璃本体130之间的隔热层 为非真空状态下的气态保温层150时使用，如附图6所示，包括以下步骤步骤S610、设置在所述玻璃本体130上的太阳能光致热层160吸收太阳能，产生热 量；步骤S620、所述太阳能光致热层160将热量传导到所述光能集热装置上的玻璃本体130，加热所述玻璃本体130 ；步骤S630、升高所述玻璃本体130的温度，减少所述太阳能集热管120上吸收的太 阳能热量向外散失。其中，在所述步骤S610中，包括设置在所述太阳能集热管120周围的反光层170 反射太阳能，加热所述气态保温层150的步骤；以及，在所述步骤S610中，还包括以下步骤所述太阳能集热管120吸收太阳能， 产生并散发热量；所述太阳能集热管120在与其管内液体进行热交换的同时，加热所述光 能集热装置内部的气态保温层150。需要说明的是，由于所述太阳能光致热层只有在吸收太阳能的情况下才能消除玻 璃本体表面的雾气，也就是说，在没有太阳能的情况下(例如夜晚)，所述太阳能光致热层 并不能防止和/或消除所述玻璃本体表面上的雾气，然而这并不影响其内侧的太阳能集热 管吸收太阳能，这是因为，只要所述太阳能集热管能吸收太阳能，所述太阳能光致热层就能 吸收太阳能，从而可以消除所述玻璃本体表面上的雾气和/或防止在所述玻璃本体表面上 产生雾气，所以，在实际应用中并不会影响到太阳能集热管等集热装置的使用。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种非真空式太阳能热水器，包括水箱、太阳能集热管及其外侧的玻璃本体；所述水箱与所述太阳能集热管之间经循环管道相互连通；在所述太阳能集热管与所述玻璃本体之间设置有非真空状态下的隔热层；其特征在于所述隔热层设置为气态保温层；在所述玻璃本体上设置有太阳能光致热层。
2.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于所述气态保温层设置 为空气层。
3.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于在所述玻璃本体上设 置连通所述空气层与外界空气的气孔。
4.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于所述太阳能光致热层 位于所述玻璃本体表面上。
5.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于所述玻璃本体包括一 第一玻璃本体和一第二玻璃本体，其特征在于在所述第一玻璃本体和所述第二玻璃本体 之间设置一太阳能光致热层；所述太阳能光致热层与所述第一玻璃本体和所述第二玻璃本 体相接触设置。
6.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于所述玻璃本体包括一 第一玻璃本体和一第二玻璃本体；所述太阳能光致热层位于所述第一玻璃本体上；在所述 太阳能光致热层表面设置一热熔玻璃胶膜，用于将所述第一玻璃本体与所述第二玻璃本体 相互粘连。
7.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于所述玻璃本体设置为 与所述太阳能集热管相适配的玻璃板或玻璃管。
8.根据权利要求1所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于在所述太阳能集热管 的周围设置有反光层。
9.根据权利要求8所述的非真空式太阳能热水器，其特征在于在所述反光层的背面 设置有保温层。
10.一种非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，用于太阳能集热管与其 外侧的玻璃本体之间的隔热层为非真空状态下的气态保温层时使用，其特征在于，包括以 下步骤设置在所述玻璃本体上的太阳能光致热层吸收太阳能，产生热量；所述太阳能光致热层将热量传导到所述光能集热装置上的玻璃本体，加热所述玻璃本体；升高所述玻璃本体的温度，减少所述太阳能集热管上吸收的太阳能热量向外散失。
11.根据权利要求10所述的非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，其特 征在于，在所述太阳能光致热层吸收太阳能并产生热量的过程中还包括设置在所述太阳 能集热管周围的反光层反射太阳能，加热所述气态保温层的步骤。
12.根据权利要求10所述的非真空式太阳能热水器中太阳能集热管的保温方法，其特 征在于，在所述太阳能光致热层吸收太阳能并产生热量的过程中还包括以下步骤所述太阳能集热管吸收太阳能，产生并散发热量；所述太阳能集热管在与其管内液体进行热交换的同时，加热所述气态保温层。
全文摘要
本发明公开了非真空式太阳能热水器及其太阳能集热管的保温方法，该太阳能热水器包括水箱、太阳能集热管及其外侧的玻璃本体；水箱与太阳能集热管之间经循环管道相互连通；在太阳能集热管与玻璃本体之间设置有非真空状态下的隔热层；隔热层设置为气态保温层；在玻璃本体上设置有太阳能光致热层。由于采用了在太阳能集热管外侧的玻璃本体上设置了太阳能光致热层的技术手段，即使隔热层是处于非真空状态下的气态保温层，但在太阳能集热管吸收太阳能并与其管中的液体进行热交换的同时，位于玻璃本体上的太阳能光致热层也同样能够吸收太阳能并加热玻璃本体使其温度上升，由此阻挡了玻璃本体内侧的热量向外散失，也即减少了太阳能集热管向外散失的热量。
文档编号F24J2/51GK101975456SQ20101025340
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者袁德平, 邓玉芳, 邱成飞 申请人:佛山市高明区通洋高科太阳能有限公司