金屬吸熱體儲能式真空管及具有該真空管的集熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能熱利用裝置，特別涉及一種金屬吸熱體儲能式真空管及具有該真空管的集熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，太陽能熱水器是我國太陽能利用中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最為迅速的太陽能產(chǎn)品。中國的太陽能熱水器發(fā)展經(jīng)歷了悶曬式、平板式和全玻璃真空太陽集熱管式三個發(fā)展階段:悶曬式太陽能熱水器廣泛應(yīng)用于20世紀(jì)70-80年代，這種熱水器結(jié)構(gòu)簡單，容易普及，但其效率低、散熱快、儲水量小，且春秋冬三季無法使用，因此不具有大力發(fā)展的前景；平板式太陽能熱水器廣泛應(yīng)用于20世紀(jì)80-90年代，但其在冬季也無法運(yùn)行，且夜間散熱量較大，已逐漸退出市場，目前僅在珠江三角洲和云南等溫?zé)釒У貐^(qū)有使用；全玻璃真空太陽集熱管熱水器是從上世紀(jì)90年代開始逐步使用、發(fā)展起來的，現(xiàn)已成為主流，其主要特點(diǎn)是真空隔熱和吸收涂層低熱輻射使真空集熱管幾乎不受環(huán)境溫度的影響，南北方各地區(qū)一年四季均可使用。全玻璃真空太陽集熱管的結(jié)構(gòu)如同一個拉長的暖瓶膽，內(nèi)外層之間為真空，在內(nèi)玻璃管的表面上利用特種工藝涂有光譜選擇性吸收涂層，用來最大限度的吸收太陽輻射能。
[0003]這種全玻璃真空管比較適合與緊湊式太陽能熱水器整機(jī)配套，比較適合廣大農(nóng)村市場的應(yīng)用。但由于這種全玻璃真空管使用時內(nèi)管腔體必須直接走水，其玻璃內(nèi)管不能承受市政自來水管網(wǎng)的壓力，不能適應(yīng)城市建筑使用條件。
[0004]為此，發(fā)展承壓型的真空管成為太陽能熱利用在城市環(huán)境中應(yīng)用的一大趨勢。其中金屬吸熱體式的真空管得到普遍關(guān)注，特別是金屬內(nèi)膽的儲熱式真空管更受青睞，已有一些專利涉及提出了不銹鋼內(nèi)膽的儲熱式真空管和搪瓷內(nèi)膽的儲熱式真空管。但是這些直接傳熱走水的儲熱式真空管又遇到了新問題。不銹鋼內(nèi)膽儲熱式真空管有結(jié)構(gòu)簡單和熱效率較高的優(yōu)點(diǎn)，但是在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儲熱式真空管處于長時間無熱量輸出時，不銹鋼內(nèi)膽內(nèi)水溫不斷升高而形成高溫高壓的工作環(huán)境。由于不銹鋼的使用壽命與溫度和壓力有直接關(guān)系，這種高溫高壓的工作環(huán)境很容易使不銹鋼內(nèi)膽被腐蝕，嚴(yán)重縮短了儲熱式真空管的使用壽命。為了解決此問題，曾考慮采用鈦合金材料代替不銹鋼，但鈦合金材料又價格昂貴，因此也不適宜普遍推廣到市場。
[0005]搪瓷內(nèi)膽的儲熱式真空管也同樣存在壽命隱患，雖然也可以像電熱水器那樣裝置一個鎂陽極來補(bǔ)救，減緩腐蝕。但鎂陽極也有使用壽命，一般規(guī)定3-5年需定期更換維修，作為室內(nèi)用品的電熱水器是合理可接受的。但太陽能熱水器必須安裝在室外，頻繁的更換維修是不可接受的，必須做到長期免維修。為此，必須繼續(xù)尋求發(fā)展更長壽命免維修的技術(shù)和廣品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種長壽命免維修的承壓型的金屬內(nèi)膽的儲能式真空管。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0008]一種金屬吸熱體儲能式真空管，所述真空管包括一玻璃外管、一金屬儲能管和環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)，所述玻璃外管和所述金屬儲能管為單端開口結(jié)構(gòu)，其包括尾端的膽部及前端的設(shè)有開口的開口管段；所述玻璃外管套設(shè)于所述金屬儲能管的外周，所述環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)封接于所述玻璃外管和金屬儲能管間，所述玻璃外管和所述金屬儲能管間形成真空狀態(tài)，金屬儲能管外表面設(shè)置有一層太陽光譜選擇性涂層，其中，所述金屬儲能管腔體內(nèi)封裝有儲能材料和換熱器，所述換熱器的進(jìn)口和出口從金屬儲能管的單端開口處引出。
[0009]如上所述的一種金屬吸熱體儲能式真空管，其中，所述換熱器采用U形換熱管、蛇形換熱管或者螺旋形換熱管。
[0010]如上所述的一種金屬吸熱體儲能式真空管，其中，儲能材料可為顯熱儲熱材料，如水或防凍液，也可為潛熱固-液相變材料，如12水磷酸鈉、棕櫚酸、硬脂酸或石蠟等。
[0011]如上所述的一種儲能式真空管，其中，所述環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)封接于所述玻璃外管和金屬儲能管間，包括具有中心開口的金屬封接蓋，該金屬封接蓋的外周緣封接在所述玻璃外管的開口處，內(nèi)周緣直接焊接在所述金屬儲能管的開口管段的外壁上。
[0012]如上所述的一種金屬吸熱體儲能式真空管，其中，所述環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)封接于所述玻璃外管和金屬儲能管間，包括具有中心開口的金屬封接蓋及柔性波紋管，該金屬封接蓋的外周緣封接在所述玻璃外管的開口處，該柔性波紋管的一端焊接在金屬封接蓋的中心開口的內(nèi)周緣上，該柔性波紋管的另一端直接焊接在所述金屬儲能管的開口管段的外壁上或通過過渡環(huán)焊接在所述金屬儲能管的開口管段外壁上。
[0013]如上所述的一種金屬吸熱體儲能式真空管，其中，儲能式真空管的排氣咀為設(shè)置在所述金屬封接蓋上的金屬排氣管，或直接設(shè)置在所述玻璃外管的尾部的玻璃排氣咀。
[0014]本發(fā)明同時提出一種儲能式真空管集熱器，其中，該集熱器包括進(jìn)出水管路、保溫盒以及如上所述的多個儲能式真空管，保溫盒設(shè)于各儲能式真空管開口端，進(jìn)出水管路設(shè)于該保溫盒內(nèi)，每一儲能式真空管的換熱器進(jìn)水口和出水口，分別與各儲能管進(jìn)出水口相連接。
[0015]如上所述的儲能式真空管集熱器，其中，各儲能式真空管是通過金屬軟管前后串連相接，前一級儲能式真空管的出水口通過金屬軟管接至后一級儲能熱式真空管的進(jìn)水
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[0016]如上所述的儲能式真空管集熱器，其中，各儲能式真空管的進(jìn)水口、出水口是通過聯(lián)集管并聯(lián)相接，各儲能式真空管的進(jìn)水口連接到一冷水進(jìn)水管，各儲能式真空管的出水口連接到一熱水出水管。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是:使金屬內(nèi)膽的儲熱式真空管由直接走水方式變成了間接換熱走水方式，通過儲能材料將太陽能轉(zhuǎn)換后的熱能進(jìn)行儲存，通過換熱器將冷水換熱后變成熱水，使熱水用水管路始終處于自來水管網(wǎng)承壓狀態(tài)，使該真空管及集熱器非常適合建筑一體化領(lǐng)域使用。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的儲能式真空管的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的儲能式真空管的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的儲能式真空管的應(yīng)用于一集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0021]圖4為本發(fā)明的儲能式真空管的應(yīng)用于另一集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0022]附圖主要標(biāo)號說明:
[0023]1、玻璃外管2、金屬儲能管21、儲能管開口管段
[0024]22、膽部23、吸熱涂層24、開口管段密封蓋
[0025]3、環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)31、金屬封接蓋32、波紋管33、過渡環(huán)
[0026]4、儲能材料5、換熱器51、進(jìn)口和出口
[0027]6、金屬排氣咀6'、玻璃排氣咀
[0028]100、儲能式真空管101、儲能管換熱器進(jìn)出口接頭102、保溫盒
[0029]103、金屬軟管103’、聯(lián)集管
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明首先提出一種金屬吸熱體儲能式真空管，所述真空管包括一玻璃外管、一金屬儲能管和環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)，所述玻璃外管和金屬儲能管為單端開口結(jié)構(gòu)，所述玻璃外管套設(shè)于所述金屬儲能管的外周，所述環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)封接于所述玻璃外管和金屬儲能管間，玻璃外管和儲能管間形成真空狀態(tài)，所述金屬儲能管的腔體內(nèi)封裝有儲能材料和換熱器，所述換熱器的進(jìn)口和出口從金屬儲能管的腔體的單端開口處引出。本發(fā)明通過儲能材料將太陽能轉(zhuǎn)換后的熱能進(jìn)行儲存，通過換熱器將冷水換熱變成熱水，使熱水用水管路始終處于自來水管網(wǎng)承壓狀態(tài)，該真空管及集熱器非常適合建筑一體化領(lǐng)域使用。
[0031]下面配合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的金屬吸熱體儲能式真空管的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]第一實(shí)施例
[0033]如圖1所示，其為本發(fā)明的金屬吸熱體儲能式真空管的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，該儲能式真空管包括玻璃外管1、金屬儲能管2和介于二者開口端的環(huán)形真空封接結(jié)構(gòu)3，玻璃外管I和金屬儲能管2為單端開口結(jié)構(gòu)，金屬儲能管2包括開口端的開口管段21和尾端的膽部22，其中，開口管段21是由膽部22前端縮徑形成，