一种新型热管式真空玻璃管集热器的制作方法

本实用新型涉及一种管式集热器，尤其涉及一种新型热管式真空玻璃管集热器。

背景技术：

真空管集热器是一种在平板型集热器基础上发展起来的新型太阳能集热装置，其吸热体与玻璃管之间的夹层保持高真空度。构成这种集热器的核心部件是真空管，它主要由内部的吸热体和外层的玻璃管所组成。真空管集热器能够有效地抑制真空管内空气的传导和对流热损失，再由于选择性吸收涂层具有低的红外发射率，能够明显地降低吸热板的辐射热损失。真空管集热器主要分为全玻璃真空管集热器和热管真空管集热器。

现有的真空管集热器存在以下问题：

(1)运行的安全性

现有的的真空玻璃管太阳能集热器，在冬季，尤其是极寒天气下运行，如果采用水作为传热介质进行能量吸收时，当玻璃管中有水，会出现冻裂的危险；如果把水放掉，再次上水时，由于玻璃管升温快，会出现玻璃管内壁高温与冷水的低温，出现玻璃管炸裂的危险；再者，在组建大的集热系统时，多个太阳能集热器相互之间串并联，即使出现一根真空玻璃管的破裂，也会使得整个系统出现漏水问题，导致系统失效或者瘫痪。

(2)有效利用率不高

太阳能集热器吸收太阳能的能量，转变成高温热利用介质(例如：水)，被完全利用的分率，称为太阳能集热器的有效利用率。现有的集热器运行效率在60％左右，太阳能的有效利用率不高。

(3)传统形式的真空玻璃管呈垂直放置结构，联箱在真空玻璃管的上端，如果是热管形式的，热管在真空玻璃管内，真空玻璃管内部没有水，但是联箱是水平放置的，存在诸多弊端：玻璃管内结垢，影响运行效果；一根玻璃管损坏，整个系统崩溃；真空玻璃管内的水不能被利用，整体集热效果占实际太阳能采光面的效率的30％以上，在加上第二天真空玻璃管内的水二次升温的损失，这种系统的热利用率在30％左右。

(4)常规的热管都做成重力辅助形式，没有毛细驱动力；通常采用细长杆蒸发端，稍微大一点的冷凝端，充装工质会在大直径冷凝端淤积，导致工质循环难以完成，难以在水平方向传热。

因此，亟需设计一种新型热管式真空玻璃管集热器，解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述技术问题，本实用新型提供的新型热管式真空玻璃管集热器，其结构合理，传热器件水平偏上设置，在重力作用下，传热器件内的传热介质蒸发、冷凝及回流，循环往复，实现热交换；由于联箱中的水介质与真空玻璃管隔离，这地解决了极寒天气下，真空玻璃管冻裂的问题，保证了使用的安全性；联箱内运行的水量较少，有效减少了局部阻力，保证了大型集热系统的组建的灵活性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种新型热管式真空玻璃管集热器，具体包括联箱，传热器件，真空玻璃管，所述传热器件设置在真空玻璃管的内部，真空玻璃管的一端与联箱侧壁上通孔连接，真空玻璃管的另一端固定在支架上的尾托上；其特征在于，所述联箱竖直设置，传热器件对称分布在联箱的两侧，其与联箱连接的一端高于另一端，呈水平向上偏移一角度。

在一些实施例中，所述传热器件为耐压箔管不锈钢，更优选的，其外部设置有铝绕翅。

在一些实施例中，所述传热器件水平向上的偏移角度为3-5°。

在一些实施例中，所述联箱包括外壳、保温层及内壳，保温层设置在外壳及内壳之间，外壳及内壳的侧面设置有通孔。

在一些实施例中，所述保温层为聚氨酯发泡。

在一些实施例中，所述联箱还包括堵板，其封堵在联箱的两端，堵板的中部设置有连接孔。

在一些实施例中，所述传热器件包括传热管、封头及紧固件，所述封头设置在传热管的端部，紧固件设置在传热管的外侧。

在一些实施例中，所述封头的外形为半球形，半球形的封头的端部焊接在传热管的端部。

在一些实施例中，所述封头的外形为平面形，其内嵌在传热管的内腔，封头的后端与传热管的端部焊接。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的一种新型热管式真空玻璃管集热器，其结构合理，传热器件水平偏上设置，在重力作用下，传热器件内的传热介质蒸发、冷凝及回流，循环往复，实现热交换；由于联箱中的水介质与真空玻璃管隔离，这解决了极寒天气下，真空玻璃管冻裂的问题，保证了使用的安全性；联箱内运行的水量较少，有效减少了局部阻力，保证了大型集热系统的组建的灵活性。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1是本实用新型所述一种新型热管式真空玻璃管集热器的结构示意图；

图2是本实用新型之联箱的结构示意图；

图3是图2的横向剖视图；

图4是本实用新型之内壳的结构示意图；

图5是本实用新型之传热器件一个实施例的示意图；

图6是本实用新型之传热器件另一个实施例的示意图。

1.联箱，1-1.外壳；1-2.保温层；1-3.内壳；1-4.通孔；1-5.堵板；1-6.连接孔；2.密封圈；3.传热器件，3-1.传热管，3-2.封头，3-3.紧固件；4.真空玻璃管；5.尾托；6.支架。

具体实施方式

图1至图6是本实用新型所述一种新型热管式真空玻璃管集热器，下面结合具体实施例和附图，对本申请进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，相同的参考标记用于表示相同的部分。

一种新型热管式真空玻璃管集热器的结构示意图，如图1所示，其具体包括联箱1，传热器件3，真空玻璃管4，所述传热器件3设置在真空玻璃管4的内部，真空玻璃管4的一端与联箱1侧壁上通孔1-4连接，真空玻璃管4的另一端固定在支架6上的尾托5上；所述联箱1竖直设置，传热器件3对称分布在联箱1的两侧，其水平向上偏移一角度。

在图1所示的实施例中，真空玻璃管4与联箱1之间设置有密封圈2，以保证两者密封良好，防止热量的损失。传热器件3与联箱连接的一端高于另一端，呈水平向上偏移一角度，这样，在重力作用下，传热器件3内的传热介质蒸发、冷凝及回流，循环往复，实现热交换，实现两排传热器件3共用同一个联箱1。本申请中所述的新型热管式真空玻璃管集热器的集热效率至少在90％以上，远高于常规的热管。

本实用新型的传热器件3为耐压箔管不锈钢。传统的传热器件3采用紫铜管，与紫铜管相比，耐压箔管不锈钢制成的传热器件具有以下优点：由于不锈钢壁厚较紫铜的小，密度比紫铜的小，造价比紫铜的低，所以在相同的外径条件下，重量轻，造价低很多；再者，由于箔管不锈钢材质的承压能力远远高于紫铜管，在夏季如果出现干晒等危险工况，紫铜管会出现爆炸的危害，而箔管不锈钢材质没有损坏；箔管不锈钢材质的耐腐蚀能力远高于紫铜管，具有清洗方便的优点，另外如果使用一般的无缝不锈钢管，其厚度大，重量大，成本就要高，同时传热效果会受到重大的影响，本实用新型的耐压箔管不锈钢，采用食品级不锈钢薄板，采用卷板机，卷圆；然后采用高质量激光焊机，焊接接头处，形成整体式不锈钢箔管，这种箔管厚度小，仅0.5毫米左右的厚度，具有无缝不锈钢同等强度，而同时重量小，传热效果好。

本申请中，采用胀管形式在不锈钢管上绕铝翅，将铝翅片过盈配合胀接在不锈钢管上，形成强化吸热面；也可以将厚壁铝管，热压到不锈钢上，再利用刀具，挤压形成过盈配合，切屑到多余铝管的材料，形成强化换热面；以增强传热器件的传热性，节约成本。

本申请中，采用灌装工艺将介质灌入传热器件3中，本申请中所述的灌装工艺是热管界通用的做法，如：真空灌注法，热排法，冷冻法。热管中的传热介质，选用在常温差压下为液体(或汽体)、汽化潜热值较大、饱和蒸汽压在20℃、大于20kPa的介质。例如：甲醇、乙醇、水、丙酮，氟利昂等。

20℃的传热介质与吸热介质水已经形成了足够介质循环往复的压力差，其可以将能量从真空玻璃管4传递至联箱1中的吸热介质水中，因此，本申请所述的新型热管式真空玻璃管集热器具有低温启动的特性和能力。

本申请中，所述传热器件3水平向上的偏移角度为3-5°。如果偏移角度再大，配置的联箱的体积就会很大，如果角度偏小，传热器件3水平向下偏移，这样就不符合重力热管的工作原理，热管加热段在上面，冷凝段在下面，即使有吸液芯，传热效果也会打一定的折扣。

所述联箱的相关示意图，如图2至图4所示，其具体包括外壳1-1、保温层1-2及内壳1-3，保温层1-2设置在外壳1-1及内壳1-3之间，外壳1-1及内壳1-3的侧面设置有通孔1-4，图3是图2的横向剖视图，所述保温层1-2为聚氨酯发泡。所述联箱1还包括堵板1-5，其封堵在联箱1的两端，堵板1-5的中部设置有连接孔1-6，用于连接储水箱。

在一些实施例中，内壳1-3上有若干平行设置的加强筋，采用一条一条的钢条，或者钢带，焊接在内壳1-3上，起到加强联箱结构强度的作用。使得联箱系统能够承受更大的水压，而不发生损坏。

在一些实施例中，所述传热器件3包括传热管3-1、封头3-2及紧固件3-3，所述封头3-2设置在传热管3-1的端部，紧固件3-3设置在传热管3-1的外侧。

所述封头3-2的外形为半球形，半球形的封头3-2的端部焊接在传热管3-1的端部，如图5所示。所述封头3-2的外形为平面形，其内嵌在传热管3-1的内腔，封头3-2的后端与传热管3-1的端部焊接，如图6所示。

由于传统的太阳能热水器，联箱都是横向放置的，联箱内的水很难放干。而本申请中，联箱竖直向上，进水口在低端，利用高位差，很容易将联箱内的水放干。节约了残留在联箱内的水升温的能量，提高了太阳能集热系统的总利用率。解决了残留在联箱内的水在极寒天气条件下冻胀的危害。而且联箱竖直方向放置，能够实现两侧的热管共用同一个联箱，提高了联箱的热交换效率。

本申请中，冷却介质水在横掠热管的外壁面，此时，对流传热系数很高，可以最大化的节约热管材质，同时也尽可能多的吸收了从真空玻璃管那里传递来的能量。另外，冷却介质水在联箱内的流动阻力非常小，提高太阳能的有效利用率。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种新型热管式真空玻璃管集热器，其结构合理，传热器件水平偏上设置，在重力作用下，传热器件内的传热介质蒸发、冷凝及回流，循环往复，实现热交换；由于联箱中的水介质与真空玻璃管隔离，这地解决了极寒天气下，真空玻璃管冻裂的问题，保证了使用的安全性；联箱内运行的水量较少，有效减少了局部阻力，保证了大型集热系统的组建的灵活性。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。