同心套管相变太阳能集热器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种同心套管相变太阳能集热器，其特征是：在一根横的外套管上相间隔地焊接金属热管，各金属热管与外套管形成连通的且与外界相隔离的结构，在外套管中插有一根与外套管同心的金属内管，外套管的两端与金属内管的管壁焊接密封，且外套管与金属内管之间留有空间，金属内管的两端封闭或在两端设进水口和出水口，在金属热管与外套管形成的连通的结构中装有热媒工作流体。其优点是：结构简单可靠，重量轻，承受压力高，选择性吸收率高，材料成本低，使用寿命长。由于特殊的结构设计，该产品不仅低温性能好，而且防冻性能优良，可以抵抗－４０℃的低温。除此而外，该产品集吸热－传输－放热于一体，整体热效率极高，启动速度快，可靠性好，应用成本低，可以用于外挂民用太阳能热水器，还可以用于热水工程，太阳能辅助空调，太阳能采暖集热器等，是太阳能回收装置的突破。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种同心套管相变太阳能集热器，属于太阳能利用领域。技术背景-近10年来中国经济快速发展，人民生活不断提高，对能源的需求亦随之递增。 一次能 源消耗有煤、石油和天然气等化石燃料。由于我国石油储量有限，目前将近50%的原油依靠 进口，加之新一轮的石油危机，煤依然是我国主要的燃料动力来源，燃煤引起的环境问题已 成为我国可持续发展战略中的必须认真对待的问题。我国政府近来十分关注能源资源和环境 问题，并积极采取对策，鼓励开发可再生能源和节能技术，这是我国持续发展的必经之路。 太阳能是一种巨大的对环境无污染的能源，地球每秒获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优 质煤发出的能量。利用太阳能可以建成温室大棚、太阳房等节能建筑；太阳集热器作为热源 可代替传统锅炉；使用太阳能热水器和太阳灶等，可节约生活燃料；太阳能还可用来淡化水、 制冷、发电；太阳能电池在人造地球卫星上己被成功使用，现在开始转向地面应用。综合利 用太阳能的技术，是节能降耗、合理利用能源、保护环境的有效措施之一。据报道，2008年 奥运会，以游泳池为主的大多数场馆，80%#利用太阳能。我国是世界上太阳能最丰富的国家之一，我国太阳能辐照总量大于502万千焦平方米， 年曰照时数2200小时的地区约占我国国土面积2/3以上，特别是西部地区，年日照时间达 3000小时以上。我国利用太阳能取得了举世瞩目的成绩，其中太阳能热水器行业发展尤其迅 速，正成为一个新兴产业。截止2001年底，全国太阳能热水器的厂家己经超过1000家，用 户达3000多万人，总体实现产值60亿元，上缴税金2.5亿元。2000年年底，我国太阳能热 水器拥有量己达2600万平方米，年替代常规能源400万吨标准煤，生产量和使用量均居世 界第一。近几年来，太阳能热水器以每年递增20%至30%的速度快速增长，每年增长500 万平方米。到2015年，我国太阳能电池拥有量可达320兆瓦，家庭太阳能热水器普及率可 达20-30%,拥有量3. 2亿平方米。据不完全统计，如果全国有1亿个家庭使用太阳能热水器， 带动相关产业发展后可新增产值数千亿元。我国太阳能产业起步较晚，尚处于发展初期，与 国外同行差距较大，目前太阳能的应用主要集中在低品质太阳能利用方面，国内使用的太阳 能热水器主要有闷晒式太阳热水器、平板太阳热水器、玻璃真空管太阳热水器和热管玻璃 真空管太阳能热水器等。近年来也有采用塑料-水管的低端太阳能集热器的。这些低端的、 以真空玻璃板/管直接走水的太阳能热水器，其缺点是保温性能差，接口多易漏水，抵抗低 温能力差，易碎易爆裂，体积大，重量重，热效率较低。即使目前国内高档的真空玻璃管-热管太阳能热水器，其整体的热效率也不高，制造成本较高，性能不稳定。由于现有集热器 设计原理和结构上的缺陷，极大地限制了太阳能集热器的使用环境和应用领域。所以，提高 太阳能利用技术和产品质量，降低制造成本，提高使用地区的适应性，将是国内广泛推广应 用太阳能热水器，进军国际市场的的关键。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够将太阳能吸收-转换-传输-释放-传递一体化，提高整 体热回收效率；减轻重量，降低成本，提高使用寿命长；拓展太阳能集热器的使用和适用范围，在-40 "C的室外条件下不冻结，简单可靠的同心套管相变太阳能集热器。 本技术的目的是由以下方式实现的本技术是在一根横的外套管上相间隔地焊接金属热管，各金属热管与外套管形成连 通的且与外界相隔离的结构，在外套管中插有一根与外套管同心的金属内管，外套管的两端 与金属内管的管壁焊接密封，且外套管与金属内管之间留有空间，金属内管的两端封闭或在 两端设进水口和出水口，在金属热管与外套管形成的连通的结构中装有热媒工作流体。为了提髙金属热管的吸热效率，在每根金属热管上都设有金属翅片；在金属翅片外表面喷涂选择性涂料层。本技术的优点是结构简单可靠，重量轻，承受压力高，选择性吸收率高，材料成 本低，使用寿命长。由于特殊的结构设计，该产品不仅低温性能好，而且防冻性能优良，可 以抵抗一4(TC的低温。除此而外，该产品集吸热-传输-放热于一体，整体热效率极高，启动 速度快，可靠性好，应用成本低。附图说明图1是本技术的结构示意参考图之一；图2是图1的侧视参考图之一；图3是图1的侧视参考图之二；图4是本技术的结构示意参考图之二；图5是本技术的结构示意参考图之三；图6是本技术的结构示意参考图之四；图7是本技术加装平板箱的结构示意图8是本技术加装真空玻璃管的结构示意图。具体实施方式参照附图l,本技术是在一根横的外套管2上相间隔地焊接金属热管3，各金属热 管3与外套管2形成连通的且与外界相隔离的结构，在外套管2中插有一根与外套管同心的 金属内管l，外套管2的两端与金属内管1的管壁焊接密封，且外套管2与金属内管l之间 留有空间8，金属内管1的两端封闭或在两端设进水口 5和出水口 6，当金属内管l的两端 封闭时，进水口5和出水口6设在金属内管1的其它部位，在金属热管3与外套管2形成的 连通的结构中装有热媒工作流体7。金属热管3可以采用如附图2所示的直管，也可以采用 如附图3所示的颈部带有弯角的管子。热媒工作流体7可采用在较低的环境温度下具有良好 的吸热性能的液体，如制冷剂、水等，热媒工作流体7在真空状态下充入。为了提高金属 热管3的吸热效率，在每根金属热管上都应设有金属翅片4，在金属翅片4外表面喷涂选择 性涂料层。金属翅片4可采用铜、铝合金、钢等金属材料制作，金属热管3最好采用铜管。 金属热管3在结构设计方面有三种最佳选择(l)直管型金属热管3管头与外套管2连通， 尾端密封，如附图1所示。其结构特点每根热管相对独立，其中有一根热管用于充装热媒工作流体，可用于太阳能热水器；(2) U-形管型如附图4或附图5所示，每两根金属热管为一组，所有热管3的管头与外套管2连通，每组热管3的尾端呈U-型连通，其结构特点1)避免管端的封口和焊接；2)结构更可靠，成本更低；3) U-型管底部相通，可调整平衡工作流体分布；(3)连通管型如附图6所示，所有热管3底部连通，形成热管间完全相通的多 管热管结构D其结构特点l)顶部和底部完全相通，可根据热流分布和加热率自动调整平衡 工作流体分布；2)安装方式多样化，3)整体结构好；4 )热传输量高。本技术的工作原理是在金属内管中贮存或流过冷水，当太阳光照射到金属热管或 选择性涂层上，被吸收的辐射能量转换成热能通过翅片传导到金属热管内部的热媒工作流 体，流体吸收热量而蒸发，向上流到外套管中冷凝放出热量。同时金属内管中流过的冷水通 过与管壁的对流吸收热媒工作流体释放出的热量变成热水。冷凝后的热媒工作流体在重力的 作用下，流回翅片金属热管内，实现蒸发-冷凝-蒸发的能量传输过程。本技术的集热器在应用时，对外套管及金属热管采取保温措施，以提高集热器的热 效率。保温措施推荐使用以下两种(1)平板箱型如附图7所示，采用玻璃或合成透光板 制成平板箱9，将集热器安装在箱体内。适合于U-形管型和连通管型集热器；(2)真空玻璃 管型如附图8所示，在每根金属热管3外套一根真空玻璃管11，并对外套管2采取单独的 保温措施10。适合于直管型集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同心套管相变太阳能集热器，其特征是：在一根横的外套管上相间隔地焊接金属热管，各金属热管与外套管形成连通的且与外界相隔离的结构，在外套管中插有一根与外套管同心的金属内管，外套管的两端与金属内管的管壁焊接密封，且外套管与金属内管之间留有空间，金属内管的两端封闭或在两端设进水口和出水口，在金属热管与外套管形成的连通的结构中装有热媒工作流体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚雄，
申请(专利权)人：包头博瑞德高效热能设备有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：15[中国|内蒙]