嵌棒承压式太阳能热水器制造技术

嵌棒承压式太阳能热水器，采用承压水箱和真空集热管，其特征是设置金属导热棒，金属导热棒以其位于上部的嵌入段插入在水箱内胆中，以其位于下部的延伸段插入在真空集热管中，以金属导热棒对真空集热管所在位置处的水箱内胆上的金属导热棒嵌入口形成封堵，真空集热管管口置于承压水箱的保温层和外壳的预留口中。本发明专利技术金属导热棒不仅能快速传热、提高热传导效率。而且通过采用焊接的方式使水箱内胆除出水口和进水口之外被完全密封，以达到承压设计目的，有效解决了冻管、爆管、出水口水压偏低和混水时热时冷等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热水器，具体地说是一种能够实现热能快速传递的承压式太阳能热水器。
技术介绍
现有的非承压太阳能热水器由于真空集热管开口端直接置于水箱中，存在有几个方面缺陷1、真空集热管与水箱间只依靠橡胶圈密封，不能在根本上解决漏水问题，无法承受管网水压；2、真空集热管耐压性差，在管网水压的作用下易爆。如果采取加大真空集热管玻璃厚度提高耐压性，会大大降低真空集热管的吸热能力；3、冬季连续阴天真空集热管吸收不到热时，管内水冻结易引起爆管。4、由于非承压，其放出的热水与自来水混和时，因自来水压不稳定易出现忽冷忽热现象；5、水箱液面与放水口落差不同，导致出水口水压的不同，水压普遍偏低，洗浴舒适性差；6、真空集热管内壁易结水垢，影响热传递；7、真空集热管一旦破损，则影响整机运行。已经公开的双管承压式太阳能热水器是在真空集热管设置内套管，以内套管作为导热管，以导热管与水箱相连通。这种结构形式存在着两方面不足，首先导热管与水箱之间采取连接件活络连接，无论是由密封圈密封还是采用螺纹密封连接，都不能从根本上解决漏水渗水问题；其次，采用内套管的结构形式由于管内填充的仍然是液态水，没有最大限度地发挥金属材料的优良导热特性，导热效率没有最大化。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种以嵌入式金属棒作为导热体以提高热传导速度、提高热效率的嵌棒承压式太阳能热水器。本专利技术解决技术问题所采用技术方案是本专利技术采用承压水箱和真空集热管，其结构特点是设置金属导热棒，金属导热棒以其位于上部的嵌入段插入在水箱内胆中，以其位于下部的延伸段插入在真空集热管中，以金属导热棒对真空集热管所在位置处的水箱内胆上的金属导热棒嵌入口形成封堵，真空集热管管口置于承压水箱的保温层中或处在水箱外壳的预留口中。本专利技术的结构特点也在于 金属导热棒可以通过其与水箱内胆焊接的方式对水箱内胆上的金属导热棒嵌入口形成封堵。金属导热棒中的嵌入段和延伸段采取分体设置，相互之间采用螺纹连接，金属导热棒以其嵌入段的中部与水箱内胆焊接的方式对水箱内胆上的金属导热棒嵌入口形成封堵。在真空集热管内可充入有作为导热介质的导热油，金属导热棒的延伸段浸没在所述导热油中。导热油采用耐高温超过150℃、凝固点不高于-45℃的变压器油或硅油等不易挥发的液态物质。还可以在导热油中添加纳米级的铜铝等金属粉粒或石墨等导热非金属粉粒，形成纳米流体导热介质，提高导热性能。本专利技术可以采用直接焊接方式以金属导热棒对承压水箱内胆上的金属导热棒嵌入口进行封堵，这种方式的有益效果在如下两个方面得到体现1、通过金属导热棒对水箱与真空集热管之间的隔阻，达到两者内部不通连的设计，一方面使水箱达到了承压要求，另一方面又使真空集热管不再承压，能有效避免爆管；2、提高热传导效率。由于真空集热管吸收的热能向水箱传递的快慢，取决于和水箱内胆接触的导热材料的导热性能以及导热体的横截面积大小。目前使用的镀膜真空集热管经过反复改进，技术日臻完善，吸热效率接近100％，已达到极限，进一步改进的空间不大。单单靠增大真空集热管口径并不能增大导热体与水箱内壳相对接触截面积(因为集热管吸热面积与导热体接触截面同比例变化)，只能考虑通过改进导热体的导热性能来提高真空集热管与水箱之间的热传导效率。显然本专利技术在不改变真空集热管的前提下，能实现三个方面创造性突破，一是在导热材料上突破，采用导热性远大于水的金属作为导热体，可将导热速度提高上百倍，水导热系数λ＝0.67W/m℃，而金属的导热系数λ＝50W/m℃～400W/m℃。二是在导热体结构上突破，导热体设计成实心棒状体比空心管状体可进一步增大导热截面，能在管状体基础上提高导热速度70％以上(因为导热速度与导热体在内胆接触截面大小成正比，相同外经的实心导热棒与空心厚壁导热管有效截面相比可提高70％，若相对于薄壁空心管则可提高更多)。三是在导热介质上可以形成突破，真空集热管使用的热能传媒介质传统采用的是水，在本专利技术的结构形式中，采用了具有耐150℃以上高温、-45℃以下低凝固点、挥发性小等特性的变压器油、硅油之类的液体作为导热介质，不仅可减少维护，防止结垢，防止因冻爆管，而且通过引入纳米技术可进一步改进液体导热介质的导热性，即在液体导热介质中添加纳米级的导热性好的铜或铝等金属粉粒或石墨等非金属粉粒，使液体导热介质形成纳米流体，能进一步提高导热介质的导热性能。与已有技术相比，本专利技术有益效果还体现在由于金属导热棒是由金属材料制成，其导热性远远优于水的导热性，所以与非承压式热水器的热冷水直接循环交换和双管承压式太阳能热水器空心导热管导热相比较，金属导热棒的实心棒状结构设计更有利于真空集热管内的热能导入水箱。而且导热棒采取焊接方式固定在水箱上，使承压水箱只有进水和出水两个开口，更便于密封解决漏水问题和实现水箱的承压设计。进而解决冷热水混和因自来水压不稳定引起冷忽热的问题。同时可大大提高出水口水压，提高洗浴舒适度。真空集热管在金属导热棒的隔离下，与水箱中的水不再通连，水箱中的水压对真空集热管不发生作用，避免了因真空集热管耐压性差引起爆管现象发生，个别集热管破损时不影响整机运行。真空集热管内油类导热介质的不易挥发性，使集热管不需要经常维护。本专利技术通过嵌入金属导热棒的创新设计，不仅达到了水箱承压需求和提高热传导效率的目的，解决了非承压太阳能热水器和双管承压式太阳能热水器的诸多问题，而且结构简单，易于加工安装，造价低廉，运行可靠，大大提高了太阳能热水器的使用性能。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术中承压水箱、集热管和金属导热棒间装配结构示意图。图3为本专利技术中承压水箱、集热管和金属导热棒间装配顺序示意图。图中标号1承压水箱、2水箱内胆、3水箱保温层、4水箱外壳、5金属导热棒、6金属导热棒嵌入口、7环形焊接缝、8嵌入段、9延伸段、10底托、11预留口、12真空集热管、13导热介质、14水箱支架。以下通过具体实施方式，并结合附图对本专利技术作进一步说明。具体实施例方式参见图1，采用承压水箱1和真空集热管12，设置金属导热棒5，金属导热棒5以其位于上部的嵌入段8嵌入在水箱内胆2中，以其位于下部的延伸段9插入在真空集热管12中，以金属导热棒5对真空集热管12所在位置处的水箱内胆2上的金属导热棒嵌入口6形成封堵，真空集热管12的管口置于承压水箱1的水箱保温层3和外壳4的预留口11中。具体实施中，金属导热棒5以其与水箱内胆2焊接的方式对水箱内胆2上的金属导热棒嵌入口6形成封堵。为了便于装配和运输，金属导热棒5中的嵌入段8和延伸段9可以采用分体设置的结构形式，相互之间采用螺纹连接，金属导热棒5以其嵌入段8的底端与水箱内胆2之间焊接的方式对水箱内胆上的金属导热棒嵌入口6形成封堵。为了节省材料、降低成本，延伸段9可采用中空的管状体，但嵌入段8须采用实心棒状体，这样可增大导热有效截面积，更有利于真空集热管内的热能更快地导入水箱，此外，在真空集热管内充入有作为导热介质的导热油，金属导热棒的延伸段浸没在导热油中。导热油具体可以采用耐高温150℃以上、凝固点不高于-45℃、挥发性小的变压器油或硅油之类液态物质，还可以利用纳米颗粒在液体介质中的布朗运动能抵御重力引起的聚沉，从而长时间悬浮在液体导热介质中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌棒承压式太阳能热水器，采用承压水箱（１）和真空集热管（１２），其特征是设置金属导热棒（５），所述金属导热棒（５）以其位于上部的嵌入段（８）插入在水箱内胆（２）中，以其位于下部的延伸段（９）插入在真空集热管（１２）中，以所述金属导热棒（５）对真空集热管（１２）所在位置处的水箱内胆（２）上的金属导热棒嵌入口（６）形成封堵，真空集热管（１２）的管口置于承压水箱（１）的保温层（３）和外壳（４）的预留口（１１）中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚诚德，徐宝，
申请(专利权)人：尚诚德，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]