專利名稱：一種屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器。一種涉及振蕩流熱管(又稱脈動(dòng)熱管)的外形如坡形屋頂?shù)母咝ё匀谎h(huán)太陽能熱水器。
太陽能熱水器的關(guān)鍵部件是太陽集熱器，其性能的優(yōu)劣對太陽能熱水器性能的好壞起著決定性的作用。目前最常用的兩種太陽集熱器分別為以液體為傳熱工質(zhì)的平板型集熱器和真空管集熱器，其中真空管集熱器又可分為全玻璃真空管集熱器和熱管式真空管集熱器。這幾種太陽集熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是在結(jié)構(gòu)上均存在相同的缺陷通常太陽集熱器采用自然循環(huán)的方式，水箱必須置于上端，重量大，外觀單一，很難與建筑外觀相結(jié)合。
振蕩流熱管是國際上近十年發(fā)展起來的一種新型高效熱管(H.Akachi(赤地)Looped Capillary Tube Heat Pipe，Proceedings of 71thGeneral Meeting Conference of JSME，Vol.3，No.940-10，1994)。如圖1所示，自激振蕩流熱管是由長的毛細(xì)管彎曲成的蛇形管路，由若干細(xì)直管道和若干彎頭組成，劃分為加熱段、冷凝段和隔熱段三部分。按其循環(huán)系統(tǒng)的不同，又可分為首尾連成閉合回路的回路型(Looped)和首尾不相連的非回路型(Unlooped)兩種。其工作原理下所述當(dāng)管徑足夠小時(shí)，在真空下封裝在管內(nèi)的工質(zhì)將在管內(nèi)形成液、汽相間的柱塞。在加熱段，汽泡或汽柱與管壁之間的液膜因受熱而不斷蒸發(fā)，導(dǎo)致汽泡膨脹，并推動(dòng)汽液柱塞流向冷端冷凝收縮，從而在冷、熱端之間形成較大的壓差。由于汽液柱塞交錯(cuò)分布，因而在管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高效熱傳遞。
這種新型熱管比傳統(tǒng)熱管有下列突出優(yōu)點(diǎn)管徑小，體積小，強(qiáng)化傳熱；不需要毛細(xì)芯，結(jié)構(gòu)簡單，成本低；運(yùn)行可靠，液體回流自適應(yīng)性強(qiáng)，不易燒干，啟動(dòng)迅速；可以隨意彎曲，應(yīng)用范圍廣；可以采用不同的加熱方式和加熱位置。將振蕩流熱管用作太陽能熱水器的集熱板不僅集熱效率比現(xiàn)有的以平板、真空玻璃管或傳統(tǒng)熱管為集熱板的太陽能熱水器高，而且還具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有太陽能熱水器的許多缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種外形如坡形屋頂?shù)奈蓓斒秸袷幜鳠峁芴柲軣崴?。將振蕩流熱管用作太陽能熱水器的集熱板，解決了已有自然循環(huán)太陽能熱水器的集熱板聯(lián)箱必須置于集熱板頂部，外觀單一，難以與建筑外觀相結(jié)合的問題。
本發(fā)明包括振蕩流熱管集熱板1、集熱板聯(lián)箱2、儲(chǔ)熱水箱3、透明玻璃鋼蓋板5、吸熱板6、隔熱層7、外殼8、給水、排水管道與連接管道。見圖3。
本發(fā)明的集熱板1由3～50組振蕩流熱管組成，可根據(jù)建筑物屋頂面積來確定熱管的數(shù)目。其具體振蕩流熱管4的加熱端置于吸熱板6上，并與吸熱板緊密接觸，以增加接受太陽輻射的面積。熱管的冷卻端放置在集熱板聯(lián)箱2中。集熱板上部做成坡形屋頂形狀，集熱板下部彎曲成圓弧狀進(jìn)入集熱板聯(lián)箱2，因此，集熱板聯(lián)箱位于集熱板下部并被集熱板遮擋，不影響建筑屋頂?shù)拿烙^。與集熱板聯(lián)箱相連的儲(chǔ)熱水箱3同樣置于集熱板后。
振蕩流熱管的管徑為φ2～5毫米，材料一般為銅管或其他金屬管，管內(nèi)壓力為1×10-1～1×10-2Pa，管內(nèi)封裝的工作液為純凈蒸餾水、乙醇或者丙酮。
吸熱板6為平板形狀，可由銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼或者鍍鋅鋼做成。為了提高集熱效率，在吸熱板表面及振蕩流熱管外表面均覆有選擇性吸收涂層。
位于太陽集熱板聯(lián)箱外的集熱板1，在面向陽光一側(cè)由透明玻璃鋼蓋板5覆蓋，以達(dá)到透過太陽輻射、阻止集熱板向周圍環(huán)境散熱并且保護(hù)集熱板的目的。為了減少散熱損失，在集熱板的另一側(cè)布置有隔熱層7，隔熱層材料為巖棉、礦棉或者聚苯乙烯。隔熱層外為外殼8，外殼能起到保護(hù)及固定吸熱板、透明蓋板和隔熱層的作用。
屋頂式太陽能熱水器的集熱板朝南(或西)布置，與屋頂?shù)膬A斜角為30°～50°，或做成波浪狀的外形，熱水器由相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)固定在建筑物屋頂上。太陽集熱板吸收太陽輻射，熱量由振蕩流熱管加熱段傳遞到冷凝段，加熱集熱器板箱2里的水，水因受熱向上流動(dòng)由連接管道進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱3，儲(chǔ)熱水箱3里的冷水因受重力作用通過連接管道進(jìn)入集熱板聯(lián)箱被加熱，如此形成反復(fù)循環(huán)的工作過程。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1、重量輕、易于滿足各種建筑物屋面的承重要求。
2、集熱板聯(lián)箱可置于集熱板的下端，而不象傳統(tǒng)自然循環(huán)太陽能熱水器集熱器的水箱必須放在頂部，不僅減少了安裝困難，也改善了熱水器的外觀。
3、由于集熱板不盛循環(huán)水，因而冬季不怕冰凍，熱管內(nèi)工作液充液率通常低于60％，且不斷振蕩因而熱管本身不易破裂，運(yùn)行相當(dāng)可靠。
4、本發(fā)明為坡形屋頂外形，可置于各種平頂建筑物的屋頂上，既美化了建筑物外觀又能滿足建筑節(jié)能的要求。


圖1為振蕩流熱管原理圖，回路型。
圖2為振蕩流熱管原理圖，非回路型。
圖3為本發(fā)明屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，振蕩流熱管集熱板1、集熱器板箱2、儲(chǔ)熱水箱3。
圖4為本發(fā)明屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖，其中，振蕩流熱管4。
圖5為本發(fā)明屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器的局部剖面圖，其中，透明玻璃鋼蓋板5，吸熱板6。隔熱層7，外殼8。
具體實(shí)施例方式
圖3、圖4、圖5為本發(fā)明的一種實(shí)施方式實(shí)例。
集熱板1由3～50組振蕩流熱管組成，振蕩流熱管4的加熱端置于吸熱板6上，并與吸熱板緊密接觸，以增加接受太陽輻射的面積。熱管的冷卻端放置在集熱板聯(lián)箱2中。集熱板上部做成坡形屋頂形狀，集熱板下部彎曲成圓弧狀進(jìn)入集熱板聯(lián)箱2，因此，集熱板聯(lián)箱位于集熱板下部并被集熱板遮擋，不影響建筑屋頂?shù)拿烙^。與集熱板聯(lián)箱相連的儲(chǔ)熱水箱3同樣置于集熱板后。
振蕩流熱管的管徑為φ2～5毫米，材料一般為銅管或其他金屬管，管內(nèi)壓力為1×10-1～1×10-2Pa，管內(nèi)封裝的工作液為純凈蒸餾水、乙醇或者丙酮。本實(shí)施例中振蕩流熱管的管徑為φ4毫米，材料一般為銅管，管內(nèi)封裝的工作液為純凈蒸餾水。
吸熱板6為平板形狀，可由銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼或者鍍鋅鋼做成。為了提高集熱效率，在吸熱板表面及振蕩流熱管外表面均覆有選擇性吸收涂層。本實(shí)施例中吸熱板由銅做成。
位于集熱板聯(lián)箱外的集熱板1，在面向陽光一側(cè)由透明玻璃鋼蓋板5覆蓋，以達(dá)到透過太陽輻射、阻止集熱板向周圍環(huán)境散熱并且保護(hù)集熱板的目的。為了減少散熱損失，在集熱板的另一側(cè)布置有隔熱層7，隔熱層材料為巖棉、礦棉或者聚苯乙烯。隔熱層外為外殼8，外殼能起到保護(hù)及固定吸熱板、透明蓋板和隔熱層的作用。
屋頂式太陽能熱水器的集熱板朝南(或西)布置，與屋頂?shù)膬A斜角為30°～50°，或者做成波浪狀外形，熱水器由相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)固定在屋頂上。太陽集熱板吸收太陽輻射，熱量由振蕩流熱管加熱段傳遞到冷凝段，加熱集熱板聯(lián)箱2里的水，水因受熱向上流動(dòng)由連接管道進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱3，儲(chǔ)熱水箱3里的冷水因受重力作用通過連接管道進(jìn)入集熱板聯(lián)箱2被加熱，如此形成反復(fù)循環(huán)的工作過程。
權(quán)利要求
1.一種屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器，包括振蕩流熱管集熱板、集熱板聯(lián)箱、儲(chǔ)熱水箱、透明玻璃鋼蓋板、吸熱板、隔熱層、外殼、給水、排水管道與連接管道；其特征在于集熱板(1)由3～50組振蕩流熱管組成，振蕩流熱管(4)的加熱端置于吸熱板(6)上，并與吸熱板緊密接觸，熱管的冷卻端放置在集熱板聯(lián)箱(2)中，集熱板上部做成坡形屋頂形狀，集熱板下部彎曲成圓弧狀進(jìn)入集熱板聯(lián)箱(2)，集熱板聯(lián)箱(2)位于集熱板(1)下部并被集熱板遮擋，與集熱板聯(lián)箱相連的儲(chǔ)熱水箱(3)置于集熱板(1)后；位于太陽集熱板聯(lián)箱外的集熱板(1)，在面向陽光一側(cè)由透明玻璃鋼蓋板(5)覆蓋，在集熱板(1)的另一側(cè)布置有隔熱層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于振蕩流熱管的管徑為φ2～5毫米，材料為銅管或其他金屬管，管內(nèi)壓力為1×10-1～1×10-2Pa，管內(nèi)封裝的工作液為純凈蒸餾水、乙醇或者丙酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于吸熱板(6)為平板形狀，由銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼或者鍍鋅鋼做成；在吸熱板表面及振蕩流熱管外表面均覆有選擇性吸收涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于隔熱層(7)的材料為巖棉、礦棉或者聚苯乙烯，隔熱層外為外殼(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于屋頂式太陽能熱水器的集熱板朝南或西布置，與屋頂?shù)膬A斜角為30°～50°，或做成波浪狀外形，由相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)固定。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種屋頂式振蕩流熱管太陽能熱水器，屬于太陽能熱水器技術(shù)領(lǐng)域。包括振蕩流熱管集熱板、集熱板聯(lián)箱、儲(chǔ)熱水箱、透明玻璃鋼蓋板、吸熱板、隔熱層、外殼、給水、排水管道與連接管道；其特征在于集熱板(1)由3～50組振蕩流熱管組成，振蕩流熱管(4)的加熱端置于吸熱板(6)上，并與吸熱板緊密接觸，熱管的冷卻端放置在集熱板聯(lián)箱(2)中，集熱板上部做成坡形屋頂形狀，集熱板下部彎曲成圓弧狀進(jìn)入集熱板聯(lián)箱(2)，集熱板聯(lián)箱(2)位于集熱板(1)下部并被集熱板遮擋，與集熱板聯(lián)箱相連的儲(chǔ)熱水箱(3)置于集熱板(1)后。優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、易于滿足各種建筑物屋面的承重要求。
文檔編號(hào)F24J2/32GK1793750SQ20061001115
公開日2006年6月28日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月11日
發(fā)明者楊勇平, 冼海珍, 商福民, 杜小澤, 楊立軍, 劉登瀛 申請人:華北電力大學(xué)