专利名称：太阳能地埋跨季储热供暖系统专用集热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能热能技术领域，属于太阳能集热器结构的改迸，特别是太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器。
背景技术：
在太阳能的热利用技术领域当中，关键是将太阳的辐射能转换为热能，由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，因此，集热器是太阳能跨季储热供暖系统的关键组件，太阳能集热器可分为平板型集热器、真空管集热器、热管式真空管集热器、聚光型集热器以及跟踪集热器等，为了能够达到所需的集热温度(如>90°C)，太阳能跨季储热供暖系统一般使用热管式真空管集热器。
·[0003]热管是ー种具有极高导热性能的传热元件，它借助在全封闭真空管内エ质的蒸发与凝结来传递热量，具有良好的等温性，其冷热两侧的传热面积可任意改变，也可远距离传热，温度可控，由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。热管式真空管集热器是热管家族中的ー种，属于重力型热管。重力型热管工作原理为热管受热管段吸收废气热量，并将热量传给管内エ质(液态)，エ质吸热后以蒸发与沸腾的形式转变为蒸汽，蒸汽在压差作用下上升至放热管段，同时凝结成液体放出汽化潜热，热量再传给放热端的冷流体，冷凝液体依靠重力回流到受热端。由于热管内部被抽成真空，热管起动迅速，エ质极易蒸发与沸腾。在热管受热管段和放热管段均可装设翅片，以强化传热。目前，国内外研制生产的热管式真空管集热器大都具有较高的空晒性能(如空晒性能參数Y彡O. 175)，空晒温度较高(如可达到135°C 170°C左右)且热管有高效率的传热效率等，但太阳能跨季储热供暖系统要求集热器的空晒温度应在100°C左右，这既可满足系统所需的集热温度(如彡90°C)，又可在空晒时，保证集热系统的运行安全。由于一般的热管式真空管集热器的热管集热温度较高，而集热器保温措施存在不足而导致热损失量较大。在夏季，因太阳能辐射强度较高(如照度在600 800W/m2)且环境温度也较高，在集热温度与环境温差较小(如50°C 70°C)的情况下，集热器的热损失量较小(如在50% 55%左右)，然而在冬季，虽然太阳能辐射强度较小(如照度在400W/m2)，但因热管式真空管集热器的特性，其热管集热温度仍然较高(如50°C 60°C )，集热温度与环境温差较大(如损失率为60°C 70°C )，集热器的热损失就偏大(如损失率为85% 90%左右)。为了加强エ质的热传递性能，对一般热管式真空管集热器来说，热管一端插入流道中，插入流道的热管对于流动的エ质都是障碍，虽然增加了紊流程度提高了换热量，但其造成的流动阻カ仍然相当大。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器，可减少エ质流动阻力，降低空晒温度和热损失量。[0008]本实用新型的目的是这样实现的一种太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器，包括联集箱箱壳、端部箱板、联集管、真空玻璃管、重力热管、金属导热块和插装式套管，在联集管外管壁上沿其管体长度方向固装着ー排金属导热块，金属导热块顶端设置有套孔，联集管穿过金属导热块的套孔且其管体与套孔静配合，重力热管其蒸发段管体配合置于真空玻璃管的真空管腔内而其冷凝段管体经真空玻璃管顶端伸出至真空玻璃管之外，联集管两端端头分别穿出联集箱箱壳两端端部箱板上分别设置着联集管插孔，联集管两端头穿出联集管插孔的端头管周壁上设置有连接管螺纹，联集箱箱壳的底面箱板设置着ー排真空玻璃管安装插孔，位于联集箱箱壳内的插装式套管固装在真空玻璃管安装插孔上，真空玻璃管顶端通过在真空玻璃管安装插孔上配合固装的硅胶圈与真空玻璃 管安装插孔静密封配合接触，重力热管冷凝段管体与真空玻璃管顶端一同经插装式套管伸入联集箱箱壳内部，重力热管冷凝段管体顶部管段与金属导热块固接，重力热管其管壁为不锈钢管壁，联集箱箱壳由金属箱壁构成，联集箱箱壳两端分别设置的端部箱板为硬质塑料板，金属导热块为导热铝块且其底面设置有凹槽，重力热管冷凝段管体顶部管段通过卡件配合固装在凹槽内并与凹槽所形成的凹陷壁面面接触，联集箱箱壳内部设置着将位于其内部的联集管管体、导热铝块裹扎起来的包裹层，包裹层为矿棉层或岩棉层或硅酸铝涂层或硫酸铝涂层，在联集箱箱壳内箱壁与包裹层之间的空间内还设置有将包裹层包起的聚氨酯填料。本实用新型采用的热管启动温度约为30°C，当热源温度为30°C时，热管的冷凝段温度大于23°C，将热管占真空管的标准空晒參数(即Y值)O. 175降低到O. 130，当环境温度为8°C 30°C时，集热器的空晒温度彡100°C。降低本实用新型集热损失的技术途径主要有以下一些技术手段一是降低热管真空管集热温度，当环境温度一定吋，热管真空管集热温度较低，则与环境的温差也较小，因此减少了热损失；ニ是采用铝制导热(导热铝块)块作为热管与联集管的导热体，在能够保证热管将热量传送给联集管的条件下，加大热管与联集管的温差来传递热量，从而降低了铜制联集管(用铜管制作)的壁面温度，也降低了铜制联集管与环境的温差，以减少由温差造成的热损失；三是对联箱加强保温，加强保温的主要措施为ー是用耐较高温度的保温材料(如岩棉、矿棉或硅酸铝等)先作为热管和铜制联集管的第一保温层；ニ是用聚氨酯发泡作为第二保温层，包裹在第一保温层；四是加大联箱和保温层加厚等措施，为了降低流道中导热エ质受到的流动阻力，将热管外置于联集管之外，即在联集管安装铝制导热块，将热管安装在铝制导热块上，既可满足热传递的需要，又可降低流动阻カ。综上所述，本实用新型可减少エ质流动阻力，降低空晒温度和热损失量。
下面将结合附图对本实用新型作进ー步说明。图I为本实用新型总体的透视结构示意图(除去保温结构)；图2为本实用新型联集管与导热铝块(及插接热管冷凝管紫铜管)相配装的结构示意图；图3为本实用新型导热铝块的第一视向结构示意图；图4为本实用新型导热铝块的第二视向结构示意图；图5为本实用新型总体内部保温结构的剖视示意图。
具体实施方式
一种太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器，如图I所示，包括联集箱箱壳I、端部箱板14、联集管2、真空玻璃管9、重力热管6、金属导热块和插装式套管7，如图2至图4所示，在联集管2外管壁上沿其管体长度方向固装着ー排金属导热块3，金属导热块3顶端设置有套孔11，联集管2穿过金属导热块3的套孔11且其管体与套孔11静配合，重力热管6其蒸发段管体配合置于真空玻璃管9的真空管腔内而其冷凝段管体经真空玻璃管9顶端伸出至真空玻璃管9之外，联集管2两端端头分别穿出联集箱箱壳I两端端部箱板14上分别设置着联集管插孔5，联集管2两端头穿出联集管插孔5的端头管周壁上设置有连接管螺纹4，联集箱箱壳I的底面箱板设置着ー排真空玻璃管安装插孔8，位于联集箱箱壳I内的插装式套管7固装在真空玻璃管安装插孔8上，真空玻璃管9顶端通过在真空玻璃管安装插孔8上配合固装的硅胶圈与真空玻璃管安装插孔8静密封配合接触，重力热管6冷凝段管体与真空玻璃管9顶端一同经插装式套管7伸入联集箱箱壳I内部，重力热管6冷凝段管体顶部管段与金属导热块3固接，重力热管6其管壁为不锈钢管壁，如图5所示，联集箱箱壳I由金属箱壁构成，联集箱箱壳I两端分别设置的端部箱板14为硬质塑料板，如图
3、图4所示，金属导热块3为导热铝块且其底面设置有凹槽10，重力热管6冷凝段管体顶部管段通过卡件配合固装在凹槽10内并与凹槽10所形成的凹陷壁面面接触，又如图5所示，联集箱箱壳I内部设置着将位于其内部的联集管2管体、导热铝块3裹扎起来的包裹层12，包裹层12为矿棉层或岩棉层或硅酸铝涂层或硫酸铝涂层，在联集箱箱壳I内箱壁与包裹层12之间的空间内还设置有将包裹层12包起的聚氨酯填料13。如图4所示，凹槽10所形成的凹陷壁面为圆柱面。本实用新型的具体制作方法I、制作低温型热管根据低温型太阳能热管设计、制作的热管为重力热ニ极管式，其管壳为不锈钢外壳,长1600mm,其中蒸发段长1500mm,冷凝段长100mm,容积约为77cm3,除内部充注的エ质不同之外，其它制作方法与常规太阳能热管制作方法相似。2、制作集热器联箱(联集箱)集热器联箱具有金属外壳，两端端部箱板由硬质塑料构成，联集管管壳由不锈钢构成，导热块采用铸铝方式制作，采用热膨胀方法将铝制导热块(导热铝块)固定在不锈钢联集管上，铝制导热块通过卡件安装插接热管冷凝段的铜管，用岩棉、矿棉或硅酸铝等耐较高温度的保温材料作为第一保温层包裹(或喷涂)联集管、铝制导热块及安插热管冷凝段的套管，再在第一保温层周围填充发泡、熟化的聚氨酯填料。3、组装集热器将热管从联箱的集热安装ロ(真空玻璃管安装插孔)处插入到套管(插装式套管)中，在集热安装口上安装硅胶圈(即真空玻璃管端ロ密封圏)，再将真空玻璃管插入集热安装ロ，其它安装方法与常规热管式真空管集热器安装方法相似。
权利要求1.一种太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器，包括联集箱箱壳(I)、端部箱板(14)、联集管(2)、真空玻璃管(9)、重力热管(6)和插装式套管(7)，在联集管(2)外管壁上沿其管体长度方向固装着ー排金属导热块(3)，金属导热块(3)顶端设置有套孔(11)，联集管(2)穿过金属导热块(3)的套孔(11)且其管体与套孔(11)静配合，重力热管(6)其蒸发段管体配合置于真空玻璃管(9)的真空管腔内而其冷凝段管体经真空玻璃管(9)顶端伸出至真空玻璃管(9)之外，联集管(2)两端端头分别穿出联集箱箱壳(I)两端端部箱板(14)上分别设置着联集管插孔(5)，联集管(2)两端头穿出联集管插孔(5)的端头管周壁上设置有连接管螺纹(4)，联集箱箱壳(I)的底面箱板设置着ー排真空玻璃管安装插孔(8)，位于联集箱箱壳⑴内的插装式套管(7)固装在真空玻璃管安装插孔⑶上，真空玻璃管(9)顶端通过在真空玻璃管安装插孔(8)上配合固装的硅胶圈与真空玻璃管安装插孔(8)静密封配合接触，重力热管(6)冷凝段管体与真空玻璃管(9)顶端一同经插装式套管(7)伸入联集箱箱壳(I)内部，重力热管(6)冷凝段管体顶部管段与金属导热块(3)固接，其特征在于重力热管(6)其管壁为不锈钢管壁，联集箱箱壳(I)由金属箱壁构成，联集箱箱壳(I)两端分别设置的端部箱板(14)为硬质塑料板，金属导热块(3)为导热铝块且其底面设置有凹槽(10)，重力热管(6)冷凝段管体顶部管段通过卡件配合固装在凹槽(10)内并与凹槽(10)所形成的凹陷壁面面接触，联集箱箱壳(I)内部设置着将位于其内部的联集管(2)管体、导热铝块(3)裹扎起来的包裹层(12)，包裹层(12)为矿棉层或岩棉层或硅酸铝涂层或硫酸铝涂层，在联集箱箱壳(I)内箱壁与包裹层(12)之间的空间内还设置有将包裹层(12)包起的聚氨酯填料(13)。
2.根据权利要求I所述的太阳能地理跨季储热供暖系统专用集热器，其特征是凹槽(10)所形成的凹陷壁面为圆柱面。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能地埋跨季储热供暖系统专用集热器，包括联集箱、联集管、真空玻璃管、重力热管、金属导热块和插装式套管，重力热管其管壁为不锈钢管壁，联集箱箱壳由金属箱壁构成，联集箱箱壳两端分别设置的端部箱板为硬质塑料板，金属导热块为导热铝块且其底面设置有凹槽，重力热管冷凝段管体顶部管段通过卡件配合固装在凹槽内并与凹槽所形成的凹陷壁面面接触，联集箱箱壳内部设置着将位于其内部的联集管管体、导热铝块裹扎起来的包裹层，包裹层为矿棉层或岩棉层或硅酸铝涂层或硫酸铝涂层，在联集箱箱壳内箱壁与包裹层之间的空间内还设置有将包裹层包起的聚氨酯填料。本实用新型可减少工质流动阻力，降低空晒温度和热损失量。
文档编号F24J2/32GK202630446SQ20122023495
公开日2012年12月26日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者高国利, 周东文, 李卫华, 林闽 申请人:新疆太阳能科技开发公司