太阳能热水器制造技术

一种太阳能热水器，包括带有进出水口的水箱，集热器，其特征是所述集热器包括箱体和至少一列集热管布置在箱体中，所述箱体包括上部箱体和下部箱体两部分，所述集热管贯穿于箱体上下两部分之中，箱体上部围绕集热管冷凝端充满热媒形成密闭的集热器换热腔并居中设置挡流隔板，挡流隔板上下分别设置有热媒进口和热媒出口；在所述水箱中设置有换热器，所述换热器的进口和出口自然延伸至水箱外分别与所述集热器上部的热媒进口和热媒出口连通；所述集热管为热管和／或振荡热管。本发明专利技术主要用于制造太阳能热水器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热水器，尤其涉及一种带有振荡热管或者热管的太阳能热水 器。
技术介绍
太阳能热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，其核心部件 是集热器，集热器性能的好坏对热水器性能起决定性作用。经过半个世纪的发展，太阳能热 水器的技术已经日益成熟，其种类也逐渐增多。根据其集热器类型的不同，目前最为常用的 太阳能热水器是真空管型太阳能热水器和平板型太阳能热水器，尤其在我国，真空管型太 阳能热水器已经得到大规模应用。近几年，热管作为一种高效的导热装置开始在太阳能热 水器中得到应用，热管太阳能热水器也开始逐渐应用。以上几种太阳能热水器的集热器经 过不断的发展完善，都得到了广泛的应用，但是随着科学技术的发展以及环保等方面的要 求提高，它们的缺点逐渐暴露出来，为了保证水的自然循环，水箱必须置于上端的单一结构 以及固定的安装位置和必须的倾斜角度的缺点暴露的最为显著。这些弊端到目前为止都没 有得到很好的解决，整个行业都处于一种低技术含量的水平上，大企业相对于小企业几乎 无优势可言，行业整合势在必行。 振荡热管作为一种新型换热装置，它与普通热管相比差异很大。它具有体积小、结 构简单、成本低等特点；振荡热管的传热性能与普通热管相比有较大差异，其内部不仅存在 相变传热，还存在由于汽液振荡所造成的显热传递，它没有普通热管所有的那些极限限制， 因此其传热性能大大优于普通热管；而且振荡热管的适应性好，可以随意弯曲、可以存在多 个加热端和冷却端。当然，振荡热管也存在许多不足，比如其直径不能过大和过小，否则无 法完成振荡循环，管式振荡热管无法完成对平面式发热面的有效散热，板式振荡热管也由 于其与发热面的有效接触面积有限而限定了其性能的发挥。专利振荡流热管复合强化太阳 能热水器(200510001977. 6)就是在太阳能热水器中利用振荡热管强化了热水器的传热效 果，减小了热水器的换热面积。但是该专利中，振荡热管只是一个简单的复合，原来真空管 式太阳能热水器自然对流的换热模式还保留，热水器本身原有的结构和部件没有减少，原 材料消耗增加，加工及组装难度也增大，其成本的增加是显而易见的，而振荡热管超强换热 能力没有被充分的利用。现有热管型太阳能热水器其应用与上述专利中对振荡热管的应用 相似。众所周知，太阳能热水器为了吸收太阳辐射热，太阳能热水器的安装必须与水平面 成一定角度，因此它只能安装于屋顶，或者以倾斜角度置于墙壁侧面(壁挂式太阳能热水 器)，这不仅大大增加了安装的成本与难度，而且严重影响了建筑外观。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足提出了一种能够高效吸热、无需倾斜安装的带有倾 斜翅片振荡热管或热管集热器的太阳能热水器。本方案是通过如下技术措施实现的一种太阳能热水器，包括带有进出水口的水3箱，集热器，其特征是所述集热器包括箱体和布置在箱体中的至少一列集热管，所述箱体包 括上部箱体和下部箱体两部分，所述集热管贯穿于箱体上下两部分之中，箱体上部围绕集 热管冷凝端充满热媒形成密闭的集热器换热腔并居中设置档流隔板，挡流隔板上下分别设 置有热媒进口和热媒出口 ；在所述水箱中设置有换热器，所述换热器的进口和出口自然延 伸至水箱外分别与所述集热器上部的热媒进口和热媒出口连通；所述集热管为热管和/或 振荡热管。 本方案的具体特点还有，所述水箱和集热器分体设置，换热器的进出口分别与集 热器热媒进口和热媒出口通过管路连通，有效减少外挂部分的体积和重量，降低成本，解决 防冻问题。 所述热媒是乙二醇水溶液，其冷凝温度可以达到_35°C ，有效解决室外设置的集热 器的防冻问题。 在所述位于下部箱体中的集热管表面层叠设置有导热翅片，所述导热翅片所在的面与集热管轴线相交并与入射太阳光垂直；有效增大吸热面积。所述导热翅片呈伞状套装在集热管表面，最大限度地吸收太阳能。所述导热翅片为片状。 在所述位于上部箱体中的集热管表面设置有换热翅片，增大换热面积。 在所述下部箱体的上表面覆盖玻璃钢盖板。 翅片表面涂以选择性吸收涂层，翅片与集热管间钎焊连接，几乎没有热阻，这样热 量会迅速由翅片导给振荡热管或者热管加热端。 所述热管、振荡热管以及导热翅片和换热翅片的材料为紫铜或者铝合金，本换热 器在其材料选择上主要考虑的是高导热系数的金属，金属的导热系数主要取决于材料的种 类和温度，可根据需要选择不同的金属，一般散热模块的核心选择有色金属材料中导热系 数较高的紫铜，其导热系数高达388W/K. m，而为了降低整个集热器的重量，翅片也可选用铝A会 所述振荡热管或者热管的管径为2-5毫米，为了易于加工通常采用5毫米管；管 内进行抽真空操作，压力为1 X 10—1 1 X 10—2Pa ;管内封装工质，工质为超纯水、乙醇或者丙 酮。 所述导热翅片是布置在振荡热管或者热管加热端外的倾斜翅片，其倾斜角度根据 热水器使用地的太阳光入射角进行预先的设计，导热翅片可以是伞状或者错层等倾斜翅 片，上下两层导热翅片间做到阳光入射时不遮挡，导热翅片可顺排布置也可交叉布置。 所述集热器包括由下部箱体形成的保温腔和由上部箱体形成的换热腔，两个腔体 相连。保温腔为顶端开口的方腔，方腔材料可为金属或者非金属，方腔内敷设保温棉，方腔 顶端开口由光电玻璃板密封，振荡热管或者热管加热端置于保温腔内以吸收太阳光辐射 热。换热腔同为顶端开口方腔，方腔材料为金属或者非金属，换热腔与保温腔连接处以及 方腔顶端水密封并作保温处理，振荡热管或者热管冷凝端置于保温腔内以与热媒进行热交 换，振荡热管或者热管外表面敷设换热翅片以增强换热效果，方腔内充注乙二醇水溶液，方 腔设置热媒出入口并通过管道与储水箱相连。 所述储水箱为金属箱体，材料为不锈钢或者其它适当的金属材料，箱体内置镁棒 和换热管路，换热管路两端分别与集热器换热腔热媒进出口相连，箱体带有进出水口 ，箱体 外包保温层。 所述进出水管道为金属或非金属软管，管道室外部分外包保温层。 本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，本专利技术所设计太阳能热水器的核心吸热部件是带有导热翅片的集热器，以振荡热管或者热管作为主要的换热核心部件。集热器加热端外表面的倾斜翅片涂以选择性吸收涂层，并与振荡热管钎焊连接。导热翅片的倾斜角度根据当地太阳光入射角确定(基本相当于当地纬度)，整个集热器无需倾斜放置。导热翅片最大限度的吸收太阳辐射热并将热量导给振荡热管加热端。振荡热管或者热管内工质在低压下蒸发温度不超过30摄氏度(温度可根据压力不同而改变)，因此太阳光辐射热很容易使工质蒸发，工质蒸发吸收热量，同时迅速将热量传导至集热器冷凝端，并在冷凝端与热媒发生热交换，热媒在管路内通过自然对流循环，也可根据实际情况采用泵驱动热媒循环以增强换热效率。通过对本专利技术所述带有倾斜翅片的热管进行测量，热管竖直放置，7月份正午日照正常情况下其冷凝端峰值温度可达111. 5摄氏度；振荡热管冷凝端峰值温度112摄氏度且其达到峰值速度要快于热管。同时，对本专利技术所述热管或振荡热管型集热器进行测试，7月份正常日照，测得其日有用得热量都在11MJ/m2以上，平均热损因数小于10W/(m3 *K)。综上所述，本专利技术中带有导热翅片的振荡热管或者热管集热器的优点是显而易见的，如下(l)振荡热管或者热管加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水器，包括带有进出水口的水箱，集热器，其特征是所述集热器包括箱体和至少一列集热管布置在箱体中的，所述箱体包括上部箱体和下部箱体两部分，所述集热管贯穿于箱体上下两部分之中，箱体上部围绕集热管冷凝端充满热媒形成密闭的集热器换热腔并居中设置档流隔板，挡流隔板上下分别设置有热媒进口和热媒出口；在所述水箱中设置有换热器，所述换热器的进口和出口自然延伸至水箱外分别与所述集热器上部的热媒进口和热媒出口连通；所述集热管为热管和／或振荡热管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，张承武，管宁，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]