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CN200972269Y - 玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元 - Google Patents

玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元 Download PDF

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CN200972269Y
CN200972269Y CNU2006201262731U CN200620126273U CN200972269Y CN 200972269 Y CN200972269 Y CN 200972269Y CN U2006201262731 U CNU2006201262731 U CN U2006201262731U CN 200620126273 U CN200620126273 U CN 200620126273U CN 200972269 Y CN200972269 Y CN 200972269Y
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
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Abstract

本实用新型涉及玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元。它含有一根一端封闭的闭式玻璃真空集热管，其特征在于，还包含若干两端贯通的通式玻璃真空集热管和若干接头组合件，所述玻璃真空集热管呈一字型排列，闭式玻璃真空集热管排列在末端，相邻管间由接头组合件密封连接。其优点是：能根据屋面的实际情形对玻璃真空集热管的长度进行组合，最有效地利用有限的屋面面积，以更好地满足住户需要；本实用新型更适应玻璃真空集热管斜置方式，这样一方面满足了提高太阳能利用率的需求，另一方面还满足了部分城市提出的“平顶改成坡顶”的政策；将玻璃真空集热管的内侧面做成圆弧状凹凸的曲面，使之能承受内外壁温差形成的内应力，有效防止由此引起的管壁爆裂。

Description

玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元
技术领域
本实用新型涉及太阳能接收装置，更具体地说涉及玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元。
背景技术
地球上的各种能源，如：煤、石油、天然气等储量已不容乐观，随着经济的高速发展和人们物质生活水平的不断提高，上述能源的消耗日益增长。同时，随着能耗的增长，消耗这些能源时所形成的一些对环境有害的化学物质也在随之增加，由此造成的环境污染也日益严重，对社会和经济的良好发展形成制约。
太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁环保能源，已经越来越为人们所重视并不断加以利用。目前，在我国对太阳能利用最普及的方法是用真空玻璃管来吸收太阳热能，这种方法用于工农业生产和人们的日常生活，如：海水淡化、室内的采暖制冷和生活中所用热水。
现有用于吸收太阳能的玻璃真空集热管是一端封闭、管壁抽真空的管状玻璃容器。玻璃材料硬而脆，不能制作得太大太长。所以目前国产的太阳能的玻璃真空集热管从最初的1.2米、1.5米，发展到现在的1.8米、2.3米后，就很难再无限制的长下去了。目前含有这种玻璃真空集热管的太阳能接收装置，要么是将若干相互平行的玻璃真空集热管与地面呈一定角度的斜置(请参见图7)，要么是水平放置(请参见图8)，并在玻璃真空集热管的后侧放置反光板，以使玻璃真空集热管周围的阳光得到最大程度的利用。
水平放置玻璃真空集热管的方式多用于单位的集群采集太阳能，一般安置在平屋顶上，采用几米长竖直放置的细长集热水箱，在其两侧插接若干根水平排列的玻璃真空集热管，在玻璃真空集热管的背面放置反光板，该反光板也是水平放置，这使它易积灰尘，即使雨水也很难将其上灰尘冲刷干净。反光面积有灰尘是无法反射太阳光，因而会影响太阳能的接收。玻璃真空集热管斜置可较有效地解决上述反光板积尘问题，因反光板也是与地面呈一定角度斜置，遇有雨水其上灰尘会随雨水流淌下来，很容易被冲刷干净。这种集热管斜置方式的太阳能接收装置安置在斜屋顶上，多用于家庭太阳能热水器的太阳能收集，其中的集热水箱置于屋脊上，它的朝阳一侧插接一排与屋面几乎平行的集热管。由于受玻璃真空集热管自身长度的限制，管长远小于屋面的坡长，只能利用朝阳屋面的很小一部分，收集的热能只能满足家庭的洗洗涮涮，无法满足家庭采暖或制冷相应太阳能空调设备对能量的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，设计一种可根据屋面尺寸对玻璃真空集热管进行组合以最大程度利用屋面朝阳面积提供足够居室太阳能空调能耗所需的一种玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元，它由以下技术方案来实现：
它含有一根一端封闭的闭式玻璃真空集热管，其特征在于，还包含若干两端贯通的通式玻璃真空集热管和若干接头组合件，所述玻璃真空集热管呈一字型排列，闭式玻璃真空集热管排列在末端，相邻管间由接头组合件密封连接。
所述通式玻璃真空集热管由母线为直线的外管壁和母线为圆弧状凹凸曲线的内管壁组成，内外管壁在两端处热熔连接，在内管壁上设有抽出内外管壁间空气的抽真空点。
所述接头组合件由密封套、锁紧箍、保温套和保护罩组成，密封套密封包接在两相邻所述玻璃真空集热管端部的外管壁上，锁紧箍包紧在密封套的外侧，保温套置于锁紧箍的外侧，保护罩包接在保温套的外侧。
所述密封套是由乳胶材料制成，其内侧的设有数道密封圈。
所述锁紧箍用不锈钢板卷绕成一不完全圆或螺旋圆，在所述圆的外侧设有两收紧面，两收紧面上穿接至少一收紧螺栓。
所述保温套用聚氨酯发泡材料制成两哈夫式半圆套。
本实用新型的有益效果是：1)能根据屋面的实际情形对玻璃真空集热管的长度进行组合，最有效地利用有限的屋面面积，以更好地满足住户需要；2)本实用新型更适应玻璃真空集热管斜置方式，这样一方面满足了提高太阳能利用率的需求，另一方面还满足了部分城市(如南京市)地方政府考虑到平屋顶自身的缺陷，而提出的“平顶改成坡顶”的政策；3)将玻璃真空集热管的内侧面做成圆弧状凹凸的曲面，使之能承受内外壁温差形成的内应力，有效防止由此引起的管壁爆裂。
附图说明
图1本实用新型置于斜屋顶的结构示意图。
图2本实用新型中的通式玻璃真空集热管纵向剖面图。
图3闭式玻璃真空集热管纵向剖面图
图4是图1的E处的局部放大图。
图5不完全圆锁紧箍结构示意图。
图6螺旋圆锁紧箍结构示意图。
图7玻璃真空集热管斜置的太阳能接收装置结构示意图。
图8玻璃真空集热管水平置放的太阳能接收装置结构示意图。
图中1是通式玻璃真空集热管，2是外管壁，3是内管壁，4是抽真空点，5是内外管壁的热熔圈，6是闭式玻璃真空集热管，7是接头组合件，8是密封套，9是锁紧箍，10是收紧螺栓，11保温套，12是保护罩，13是收紧面，14是螺母，15是玻璃真空集热管串接单元，17是螺钉，18是容积泵，19是上水管，20是下水管，21是压力平衡管，22是小集热水箱，23是钢架，24是家庭热水塔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
本实施例以七层斜屋顶的居民住宅楼为例，设计玻璃真空集热管串接单元15，以使每户所收集的太阳能足够当日居室采暖或制冷的相应太阳能空调设备的能耗需求。按各户能分摊到一米宽屋顶计，通过钢架23将朝阳屋面延伸至背阳面一侧，请参见图1，使朝阳坡面的坡长增至12m，则每户的朝阳面积是12m2，资料显示：到达海平面高度的太阳能是1kw/m2，如按日照8小时计，每日热能储备为96kw.h。这些能量用于下班后采暧或是制冷，都是绰绰有余的。1m长的小集热水箱22箱置于钢架23的最高处，其上插接了并列的12组玻璃真空集热管串接单元15，集热管串接单元在钢架及屋面的斜坡上呈一字型排列，每组集热管串接单元含5根长约2m的通式玻璃真空集热管1和1根长约2m的普通玻璃真空集热管(即闭式玻璃真空集热管2)及5个接头组合件7，接头组合件7分别连接两相邻通式玻璃真空集热管1及相邻的通式玻璃真空集热管1与闭式玻璃真空集热管6，使真空集热管串接单元15成为一较长的管状容器。
两端贯通的通式玻璃真空集热管1由外管壁2和内管壁3组成，内外管壁在两端处热熔连接，形成热熔圈5。外管壁2设计成母线为直线的管壁，管壁外径约50mm。内管壁3设计成母线为圆弧状凹凸曲线的圆管，管壁内径最大处为38mm，最小处为20mm，其结构请参见图2。通式玻璃真空集热管1的这种设计是因为：外管壁2在常温下工作，而内管壁则反复地要从常温升温到100℃甚至无水时的250℃，材料热胀冷缩的特性使得内外管壁因温差产生不同的变形量，这种变形量的差异会形成材料内应力。如果内管壁也设计成母线为直线的圆管，就没有可供这种变形差异量的伸缩空间，在内应力的作用下必然引起管壁的爆裂。而在内管壁设置多个凹凸的曲面，使每一曲面能通过承担一定量的变形应力来抵抗和消除总的内应力，使其强度增强。
玻璃真空集热管串接单元15的末端是一闭式玻璃真空集热管6，它是目前通常使用的玻璃真空集热管，请参见图3。
接头组合件7由密封套8、锁紧箍9、保温套11和保护罩12组成，请参见图4。密封套8密封由乳胶材料制成，它内侧的上下两端分别设有3道密封圈，分别包接两相邻的玻璃真空集热管端部的外管壁2。锁紧箍9用0.4mm不锈钢板卷绕成一不完全圆(见图5)或螺旋圆(见图6)，在该圆的外侧设有两收紧面13，该收紧面13上设有两对应的圆孔，其内分别穿接一收紧螺栓10，螺栓10上旋接螺母14。锁紧箍9包紧在密封套8的外侧，通过旋动螺母14使两收紧面13相互贴近，锁紧箍9的不完全圆或螺旋圆的径向尺寸变小，使密封套8内侧的密封圈密封包接在集热管端部的外管壁2上。
保温套11用聚氨酯发泡材料制成两哈夫式的半圆套，置于锁紧箍9的外侧。保护罩用0.2mm不锈钢板12冲压而成，包接在保温套11的外侧，并由螺钉收紧，对保温套11起固定和保护作用。
本实用新型单元工作时，自来水通过上水管19经小集热水箱22流入串接的集热单元15内，在太阳的照射下，温度升高，温升后水密度变小，沿集热单元上升到小集热水箱中，水箱内的水在重力的作用下降至用户室内的太阳能空调机内，为其提供能量，使用过后的水经过微型泵送回小集热水箱。当居室里采暖或制冷而利用太阳能热水的水热时，为了让热水在上下水管19、20之间封闭性的循环，容积泵18工作。家庭热水塔24置于背阳一面的墙(北墙)顶上，使家庭有一定量的热水储备。

Claims (4)

1、玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元，含有一根一端封闭的闭式玻璃真空集热管，其特征在于，还包含若干两端贯通的通式玻璃真空集热管和若干接头组合件，所述玻璃真空集热管呈一字型排列，闭式玻璃真空集热管排列在末端，相邻管间由接头组合件密封连接。
2、根据权利要求1所述的玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元，其特征在于，所述玻璃真空集热管的内管壁是呈圆弧状凹凸的曲面。
3、根据权利要求1所述的玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元，其特征在于，所述接头组合由密封套、锁紧箍、保温套和保护罩组成，密封套密封包接在两相邻所述玻璃真空集热管端部的外管壁上，锁紧箍包紧在密封套的外侧，保温套置于锁紧箍的外侧，保护罩包接在保温套的外侧。
4、根据权利要求3所述的玻璃真空集热管串接的太阳能接收单元，其特征在于，所述密封套是由乳胶材料制成，其内侧的设有数道密封圈。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105308397A (zh) * 2013-04-03 2016-02-03 斯坦陵布什大学 聚焦式中央太阳能接收器

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