专利名称：太阳能组合式储热集热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种太阳能利用技术领域的装置，具体涉及的是一种基于真空 管-套管组合的太阳能组合式储热集热器。
背景技术：
太阳能是一种清洁、环保、高效和永不衰竭的新能源，太阳能热利用产品市场巨 大，所以各个国家都将太阳能资源利用作为可持续发展战略的重要内容。目前，在太阳能热 利用当中，太阳能热水器的技术已相对成熟，但是仍然有些不尽如人意的地方。首先，这些 热水器大多都只能提供80度以下的低温热水用于日常生活，还不能提供工业所需要的水 温达到一百多度的高温空气或水蒸气。其次由于天空云层的影响和日夜的交替造成了太阳 光辐射强度的不稳定性，从而导致太阳能集热器内的集热工质的温度会不断变化。最后由 于集重力热管数的增加整个系统的压降会变的很大导致电泵功率的损失。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101566393，记载了一种开放式 重力热管真空管太阳能高温承压式热水器，其特征在于太阳能集热器内放置重力热管作为 传导中介，可以作为高温承压热水器。但是由于没有储热材料蓄热，其输出工质的温度会随 着太阳光的强度变化而变化，所以无法保证恒定温度的输出。进一步检索发现，中国专利文献号CN1432768，记载了一种相变太阳能集热器，其 特点是在平板太阳能集热器相变腔中注入中低温度的液汽相变材料，通过液体汽化吸收热 量然后传导给工质，类似重力热管工作原理，缺点是相变温度低，热容量小，吸收的热量必 须及时的传导出去，没有储热的功能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种太阳能组合式储热集热器，在太阳能真 空管内利用重力热管的特性实现高的传热效率同时利用储热罐内的高温储热材料实现 相当的储热能力，高的传热效率可以极大的降低传热热阻，提高太阳能热利用率，储热能 力则可实现随着天气变化而晴蓄阴放。系统稳定且能耐压，工质出口温度可稳定持续在 120 0C -140 0C ο本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括若干根玻璃真空管、重力热管、 聚光板、传热介质和密封塞，其中玻璃真空管的下端与聚光板固定连接，重力热管位于玻 璃真空管的中心，传热介质位于重力热管和玻璃真空管的内管之间，密封塞分别与玻璃真 空管的上端和重力热管密封连接，重力热管顶部设有开口且与重力热管下部设有的开口相 连通。所述的传热介质的组分及含量(体积百分比)为60%石墨和40%导热油。所述的聚光板为复合抛物面聚光结构，具体是由具有复合抛物结构型面的薄铁板 表面铺设一层反光铝箔形成，该聚光板的聚光比为2. 15，厚度0. 8mm，宽度有320mm。所述的重力热管为半开放型结构，包括保温棉、储热罐、储热介质、丝网隔板、外换热铜管和内换热铜管，其中保温棉包覆于储热管外部，储热介质填充于储热罐内部，外 换热铜管的一端密封且位于玻璃真空管的内部作为蒸发段，另一端与储热罐相连接作为冷 凝段，储热罐倒置向下且丝网隔板位于储热罐的罐口，内换热铜管位于储热管内部，内换热 铜管的两端分别与工质进口和工质出口相连接。所述的储热罐的两侧设有注水口和泄压口，分别注入冷却水并释放内部压力。本发明工作过程如下，经过对流换热后流出。太阳辐射能经玻璃真空管由吸收涂 层吸收，通过传热介质传递给重力热管，重力热管内水受热蒸发后高温高压蒸汽涌进储热 罐，同时被加热工质进入储热罐，于是在储热罐内高温蒸汽和换重力热管内流动的被加热 工质(空气或水/水蒸气)进行对流换热。加热后的工质流出储热罐。当重力热管产生的 蒸汽温度高于蓄热介质的相变温度，蓄热介质就会发生相变反应将多余的热量储存起来， 相反当蒸汽温度低于相变温度时，蓄热介质中储存的能量就会释放出来加热蒸汽。所以此 集热蓄热一体化设备即使在天空阴晴频繁变化的情况下仍然具有较强的稳定输出功率能 力。与现有技术相比，本发明装置组件包括玻璃真空管、蓄热介质，重力热管(包括储 热罐)几个主要部分，结构简单、环保、可靠性好。储管和重力热管的组合使其保证了较高 的集热效率的同时也具有很好的蓄热功能。
图1是本发明结构示意图。图2是重力热管结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例做详细说明本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。如图1所示，本实施例包括若干根玻璃真空管1、重力热管2、聚光板3、传热介质 4和密封塞5，其中玻璃真空管1的下端与聚光板3固定连接，重力热管2位于玻璃真空管 1的中心，传热介质4位于重力热管2和玻璃真空管1的内管之间，密封塞5分别与玻璃真 空管1的上端和重力热管2密封连接，重力热管2顶部设有开口且与重力热管2下部设有 的开口相连通。所述的传热介质4的组分及含量(体积百分比)为60%石墨和40%导热油。所述的聚光板3为复合抛物面聚光结构，具体是由具有复合抛物结构型面的薄铁 板表面铺设一层反光铝箔6形成，该聚光板3的聚光比为2. 15，厚度0. 8mm，宽度有320mm。如图2所示，所述的重力热管2为半开放型结构，包括保温棉7、储热罐8、储热介 质9、丝网隔板10、外换热铜管11和内换热铜管12，其中保温棉7包覆于储热管8外部， 储热介质9填充于储热罐8内部，外换热铜管11的一端密封且位于玻璃真空管1的内部作 为蒸发段，另一端与储热罐8相连接作为冷凝段，储热罐8倒置向下且丝网隔板10位于储 热罐8的罐口，内换热铜管12位于储热管8内部，内换热铜管12的两端分别与工质进口 15 和工质出口 16相连接。所述的储热罐8的两侧设有注水口 13和泄压口 14，分别注入冷却水并释放内部压力。所述的储热介质9具体为粒径Imm的颗粒状的交联高密度聚乙烯，其位于储热管 8内部的堆放空隙率为46%，其他属性如下表表1 蒸汽由重力热管2进入储热罐8，被加热工质由进水管进入储热罐8由出水管流 出，在储热罐8内蒸汽加热换重力热管2内工质。当蒸汽温度高于材料相变温度时，储热罐 8内的蓄热介质4会发生相变反应将高出的热量储存起来用于当蒸汽温度低于相变温度时 再释放出来。本装置可提供用于太阳能空凋和工业蒸汽等各种工业用途的高温水或水蒸气。结 构简单，安全环保，太阳能热利用率高，系统稳定耐压，输出工质温度稳定。储管和重力热管 的组合使其保证了较高的集热效率的同时也具有很好的蓄热功能。
权利要求
一种太阳能组合式储热集热器，包括若干根玻璃真空管、重力热管、聚光板、传热介质和密封塞，其中玻璃真空管的下端与聚光板固定连接，重力热管位于玻璃真空管的中心，传热介质位于重力热管和玻璃真空管的内管之间，密封塞分别与玻璃真空管的上端和重力热管密封连接，重力热管顶部设有开口且与重力热管下部设有的开口相连通，其特征在于所述的重力热管为半开放型结构，包括保温棉、储热罐、储热介质、丝网隔板、外换热铜管和内换热铜管，其中保温棉包覆于储热管外部，储热介质填充于储热罐内部，外换热铜管的一端密封且位于玻璃真空管的内部作为蒸发段，另一端与储热罐相连接作为冷凝段，储热罐倒置向下且丝网隔板位于储热罐的罐口，内换热铜管位于储热管内部，内换热铜管的两端分别与工质进口和工质出口相连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能组合式储热集热器，其特征是，所述的传热介质的组 分及体积比含量为60%石墨和40%导热油。
3.根据权利要求1所述的太阳能组合式储热集热器，其特征是，所述的聚光板为复合 抛物面聚光结构。
4.根据权利要求1或3所述的太阳能组合式储热集热器，其特征是，所述的聚光板是由 具有复合抛物结构型面的薄铁板表面铺设一层反光铝箔形成，该聚光板的聚光比为2. 15， 厚度0. 8mm,宽度有320mm。
5.根据权利要求1所述的太阳能组合式储热集热器，其特征是，所述的储热罐的两侧 设有注水口和泄压口，分别注入冷却水并释放内部压力。
6.根据权利要求1所述的太阳能组合式储热集热器，其特征是，所述的储热介质为粒 径Imm的颗粒状的交联高密度聚乙烯，其位于储热管内部的堆放空隙率为46%。
全文摘要
一种太阳能利用技术领域的太阳能组合式储热集热器，包括若干根玻璃真空管、重力热管、聚光板、传热介质和密封塞，其中玻璃真空管的下端与聚光板固定连接，重力热管位于玻璃真空管的中心，传热介质位于重力热管和玻璃真空管的内管之间，密封塞分别与玻璃真空管的上端和重力热管密封连接，重力热管顶部设有开口且与重力热管下部设有的开口相连通。本装置在太阳能真空管内利用重力热管的特性实现高的传热效率同时利用储热罐内的高温储热材料实现相当的储热能力，高的传热效率可以极大的降低传热热阻，提高太阳能热利用率，储热能力则可实现随着天气变化而晴蓄阴放。系统稳定且能耐压，工质出口温度可稳定持续在120℃-140℃。
文档编号F24J2/32GK101915466SQ20101026689
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者刘振华, 宋斌, 肖红升, 赵峰 申请人:上海交通大学;江苏桑夏太阳能产业有限公司