專利名稱：一種太陽能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集熱裝置，尤其是一種太陽能集熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能集熱器中，各自的優(yōu)勢(shì)缺陷都很明顯，沒有一個(gè)相對(duì)完善的結(jié)構(gòu)，例 如玻璃真空集熱器易破損，造成系統(tǒng)漏水，應(yīng)用在高層外立面上有安全隱患，并且不易加 工為內(nèi)聚光形式；金屬內(nèi)管，玻璃外管形式的真空集熱器加工難度大，成品率低且成本高; 平板式集熱裝置散熱大，集熱效率低；熱管式集熱器由于管壁傳熱，不能做到真正單向傳 熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種太陽能集熱器，完全單 向傳熱，避免逆向傳熱，性能高，集聚了各種類型集熱器的優(yōu)點(diǎn)，適用領(lǐng)域?qū)?。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的太陽能集熱器，包括殼體，其特征是所述的殼 體由其內(nèi)灌注有惰性氣體的蓋板和保溫板組成，殼體內(nèi)設(shè)有單向傳熱熱管，所述的單向傳 熱熱管下方設(shè)有聚光板。陽光透過蓋板經(jīng)聚光板匯聚至熱管處，使熱管盡可能多的吸收熱 量，熱量吸收率高；單向傳熱熱管避免了熱量逆向回流，增強(qiáng)了熱管的單向傳熱效果及保溫 效果；加工簡(jiǎn)單，成本低，集聚了各種類型集熱器的優(yōu)點(diǎn)，性能高，適合大范圍推廣使用。作為上述結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本發(fā)明還包含以下附加技術(shù)特征或這些特征 的任意組合所述的殼體上表面為蓋板或上表面及側(cè)面為蓋板或各表面均為蓋板，其余面為保 溫板，可根據(jù)陽光的照射范圍而定，陽光照射時(shí)間長(zhǎng)的面可面對(duì)蓋板，陽光照射時(shí)間短或者 無陽光照射的則面對(duì)保溫板，熱量吸收率高，保溫效果好。所述的聚光板由一直徑比單向傳熱熱管直徑大15-45%的直管對(duì)分成兩半圓形管 構(gòu)成，所述的兩半圓形管內(nèi)壁為反射面且呈并排水平設(shè)置，所述兩半圓形管的圓心位于熱 管的一同心外圓上，光束從兩半圓反射后匯聚至熱管處，聚光效果好。所屬的蓋板為中空透明蜂窩板，其內(nèi)灌注惰性氣體，透光性好。所述的單向傳熱熱管由蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段組成，所述的蒸發(fā)段、絕熱段和冷 凝段依次連通形成一中空管件，所述的中空管件內(nèi)裝有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述的蒸發(fā)段和冷凝段 為高導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)，所述的絕熱段為低導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)，將整體的熱管，分開為三個(gè)獨(dú)立并相 互連通的中空管件，使絕熱段為導(dǎo)熱系數(shù)盡可能低的材質(zhì)，避免了冷凝段熱量通過管壁從 冷凝段逆向傳導(dǎo)至蒸發(fā)段，從而增強(qiáng)了熱管的單向傳熱效果及保溫效果。運(yùn)行過程為當(dāng)熱 管蒸發(fā)段受熱，管內(nèi)傳熱介質(zhì)發(fā)生相變，蒸發(fā)至冷凝段，介質(zhì)遇冷冷凝回流到蒸發(fā)段，循環(huán) 傳熱。所述的蒸發(fā)段和冷凝段為一端開口的中空?qǐng)A柱形管件，所述的絕熱段為兩端開口 的中空?qǐng)A柱形管件且兩端分別連通蒸發(fā)段和冷凝段，絕熱段絕熱效果好，可基本達(dá)到完全單向傳熱。所述的導(dǎo)熱介質(zhì)由以下成分組成(以重量計(jì))乙醇11-15%，納米銅粉1-3%，月旨肪酸酯類3-7 %，其余為蒸餾水，此配比的介質(zhì)傳熱效率高，低溫啟動(dòng)性能好，傳熱量大，在 傳熱介質(zhì)里引入脂肪酸酯類，目的是改變介質(zhì)本體的表面張力，提高潤(rùn)滑性能，減少上傳及 冷凝回流的阻力，減少介質(zhì)與管壁的反應(yīng)，避免不凝氣體的產(chǎn)生，延長(zhǎng)熱管使用壽命。所述的脂肪酸酯類為脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯，脂肪酸乙酯無毒，是從以植物油 和乙醇經(jīng)酯化反應(yīng)而得，其乳化性能好，同時(shí)其本身也是良好的攜熱介質(zhì)。本發(fā)明得到的一種太陽能集熱器，通過兩半圓形管聚光集中到熱管處，熱管熱量 吸收率高；單向傳熱熱管分開為三個(gè)獨(dú)立并相互連通的中空管件，使絕熱段為導(dǎo)熱系數(shù)盡 可能低的材質(zhì)，避免了熱量逆向回流，增強(qiáng)了熱管的單向傳熱效果及保溫效果；加工簡(jiǎn)單， 成本低，集聚了各種類型集熱器的優(yōu)點(diǎn)，性能高，適合大范圍推廣使用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-蓋板、2-保溫板、3-單向傳熱熱管、4-聚光板。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例描述的一種太陽能集熱器，底部為保溫板，上面設(shè)有聚氨酯 發(fā)泡層，上表面及側(cè)立面為灌充了惰性氣體的封閉透明蜂窩蓋板，殼體內(nèi)設(shè)有單向傳熱熱 管，所述的單向傳熱熱管下方設(shè)有聚光板。所述的聚光板由一直管對(duì)分成兩半圓形管構(gòu)成， 所述的兩半圓形管內(nèi)壁為反射面且呈并排水平設(shè)置，所述兩半圓形管的圓心位于熱管的一 同心外圓上。所述的單向傳熱熱管由蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段組成，所述的蒸發(fā)段、絕熱段和冷 凝段依次連通形成一中空管件，所述的中空管件內(nèi)裝有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述的蒸發(fā)段和冷凝段 為高導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)，所述的絕熱段為低導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)。所述的蒸發(fā)段和冷凝段為一端開口 的中空?qǐng)A柱形管件，所述的絕熱段為兩端開口的中空?qǐng)A柱形管件且兩端分別連通蒸發(fā)段和 冷凝段。其中蒸發(fā)段和冷凝段材質(zhì)為銅，絕熱段的材質(zhì)為聚四氟乙烯管。單向傳熱熱管直徑為20mm，聚光板兩半圓形管直徑為25mm，聚光板展開總長(zhǎng) 50mm，熱管介質(zhì)為熱管總空腔體積的25%，介質(zhì)為提前配制好的(以重量計(jì))乙醇13%，蒸 餾水70 %，納米銅粉2 %，脂肪酸乙酯5 %的混合介質(zhì)。以下是在同一天同一溫度測(cè)試條件下，同等面積的本專利集熱器(以聚光板面積 計(jì))與平板集熱器集熱效率對(duì)比數(shù)據(jù)本專利集熱器時(shí)間 (h)環(huán)境溫度 (0C)斜面輻射 (MJ/m2)有效熱能 (MJ/m2)集熱效率n8-919.261.360.390.299-1019.92.00.860.4310-1120.642.61.360.5211-1221.232.941.880.6412-1322.813.152.040.6513-1426.13.192.340.7314-1527.632.762.000.7215-1627.122.531.620.6416-1725.661.680.910.5417-1823.571.000.220.22總計(jì)23.2113.62η (全天)=全天有效熱能/全天斜面輻射=13.62/23.21=0.59普通平板集熱器
時(shí)間 (h)環(huán)境溫度 (0C)斜面輻射 (MJ/m2)有效熱能 (MJ/m2)集熱效率n8-919.261.360.340.259-1019.92.00.820.4110-1120.642.61.160.4511-1221.232.941.590.5412-1322.813.151.740.5513-1426.13.191.870.5914-1527.632.761.850.6715-1627.122.531.240.4916-1725.661.680.800.4817-1823.571.000.130.13總計(jì)23.2111.54η (全天)=全天有效熱能/全天斜面輻射=11.54/23.21=0.49從實(shí)驗(yàn)可以看出本專利集熱器熱效率高于平板集熱器，同時(shí)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比中可 以看出本專利集熱器在中午陽光直射時(shí)，集熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平板集熱器，性能突出。經(jīng)過試驗(yàn)，本發(fā)明的導(dǎo)熱介質(zhì)在以下成分配比(以重量計(jì))乙醇11-15%，納米銅 粉1-3%，脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯3-7%，其余為蒸餾水中，都比現(xiàn)有平板集熱器熱效率 高。聚光板的兩半圓形管直徑比單向傳熱熱管直徑大15-45%時(shí)，聚光效果好，同時(shí)相對(duì)于 完整拋物線聚光器加工便捷。
權(quán)利要求
1.一種太陽能集熱器，包括殼體，其特征是所述的殼體由其內(nèi)灌注有惰性氣體的蓋板 和保溫板組成，殼體內(nèi)設(shè)有單向傳熱熱管，所述的單向傳熱熱管下方設(shè)有聚光板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征是所述的殼體上表面為蓋板或上表面 及側(cè)面為蓋板或各表面均為蓋板，其余面為保溫板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征是所述的聚光板由一直徑比單向傳熱 熱管直徑大15-45%的直管對(duì)分成兩半圓形管構(gòu)成，所述的兩半圓形管內(nèi)壁為反射面且呈 并排水平設(shè)置，所述兩半圓形管的圓心位于熱管的一同心外圓上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征是所述的蓋板為中空透明蜂窩板，其 內(nèi)灌注惰性氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器，其特征是所述的單向傳熱熱管由蒸發(fā)段、絕 熱段和冷凝段組成，所述的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段依次連通形成一中空管件，所述的中空 管件內(nèi)裝有導(dǎo)熱介質(zhì)，所述的蒸發(fā)段和冷凝段為高導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)，所述的絕熱段為低導(dǎo)熱 系數(shù)材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能集熱器，其特征是所述的蒸發(fā)段和冷凝段為一端開口 中空?qǐng)A柱形管件，所述的絕熱段為兩端開口的中空?qǐng)A柱形管件且兩端分別連通蒸發(fā)段和冷 凝段。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能集熱器，其特征是所述的導(dǎo)熱介質(zhì)由以下成分組成 (以重量計(jì))乙醇11-15%，納米銅粉1_3%，脂肪酸酯類3-7%，其余為蒸餾水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能集熱器，其特征是所述的脂肪酸酯類為脂肪酸甲酯或 脂肪酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種太陽能集熱器，涉及集熱裝置，解決了目前集熱器優(yōu)勢(shì)缺陷都很明顯，沒有一個(gè)相對(duì)完善的結(jié)構(gòu)的技術(shù)問題。本發(fā)明包括殼體，其特征是所述的殼體由其內(nèi)灌注有惰性氣體的蓋板和保溫板組成，殼體內(nèi)設(shè)有單向傳熱熱管，所述的單向傳熱熱管下方設(shè)有聚光板。本發(fā)明通過兩半圓形管聚光集中到熱管處，熱管熱量吸收率高；單向傳熱熱管分開為三個(gè)獨(dú)立并相互連通的中空管件，使絕熱段為導(dǎo)熱系數(shù)盡可能低的材質(zhì)，避免了熱量逆向回流，增強(qiáng)了熱管的單向傳熱效果及保溫效果；加工簡(jiǎn)單，成本低，集聚了各種類型集熱器的優(yōu)點(diǎn)，性能高，適合大范圍推廣使用。
文檔編號(hào)F24J2/32GK102135336SQ20111010164
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張偉 申請(qǐng)人:張偉