[发明专利]一种热管式太阳能真空集热管及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能的利用，特别是太阳能的采集，具体涉及太阳能的热管式真空玻璃管。 

背景技术

太阳能的低温热利用已经非常成熟，特别是直接采用真空玻璃管技术进行太阳能的采集并加以利用，这种技术方法是将水直接的通过玻璃管的内部进行加热，但是这种技术存在的问题是不能在寒冷的区域使用，而且是非承压型，为了解决寒冷区域使用问题，采用了“U”型管以及热管形式，但是“U”型管增加了泵的耗电以及结垢问题，也增加了成本；采用热管技术的主要问题是采用铜材的热管外加翅片，这样增加了很大的成本，而且普通的热管技术生产制造成本高，可靠性差，这都障碍了热管技术在太阳能的应用，同时即使采用了热管技术仍无法实现高效能的传热；也有在冬季通过电加热的方式来解决冬季冻裂的问题，这样增加了耗电，使热水的成本增加； 

在热管与真空管结合的应用上，需要解决的问题主要有三点： 

1、一种低成本、低启动温度、高可靠性的热管，并且易于批量制造； 

2、热管与真空管之间的简单连接，目前基本采用将热管与真空管之间抽真空的方式，对于热管与玻璃之间的连接，将增加很大的成本和制造难度； 

3、如何增加热管冷凝端的换热面积问题，现有的热管的蒸发端基本为1.5-1.8米，而冷凝端仅有0.1米或更小，冷凝端的换热面积不足，造成热能不能充分的传送和利用，限制了热管技术在太阳能领域的应用； 

因而，需要一种低成本、高效能的热管技术，来实现对太阳能应用，特别是在寒冷区域的利用，而且，这种热管需要便于安装和应用。 

发明内容

本发明的目的就是提供一种低成本、高效能、全区域的太阳能采集系统，特别是采用一种低成本、高性能的热管技术，以及热管与真空玻璃管之间采用高效简单连接形式；通过在热管与真空玻璃管之间增加一个套管，来实现增加冷凝端的换热面积，同时实现了二次加热，增加了系统的可靠性；将普遍应用的铜材质热管转换为采用低成本的碳钢或铝材，这样大大的降低了总体的成本. 

本发明同时提供了此种太阳能采集器件的应用，在其冷凝端设置一个集箱，同时设置一个蓄热箱体、泵、传热流体工作介质，通过泵提高的动力使传热流体工作介质进行循环，从而将通过热管式真空玻璃管的热能进行交换和利用，在蓄热箱体上，连接供暖用散热器、制冷用制冷机组以及热泵，这样可以实现利用太阳能能源来进行供暖、制冷、热水的供应，从而实现了对太阳能的利用。 

具体发明内容如下： 

一种热管式太阳能真空集热管，由真空玻璃管、热管组成，热管内部充装有热管工作介质，将热管的一端插入到真空玻璃管的内部，真空玻璃管内部与热管接触的空间填充有流体传热物质。 

通过在热管与真空管之间填充的流体传热物质，实现了使热管与真空管之间的简单连接。 

在热管与真空玻璃管之间设置有一个增大热管的冷凝面积的套管，套管的一端设置在真空玻璃管内部并与热管的一部分进行密闭连接。 

套管的一端直径与另一端不同，套管的其中一端的直径与真空玻璃管的外径相同。 

设置套管实现了增大热管的冷凝面积使得热管的换热性能增强，同时实现了二次换热，即真空管内的流体工作介质直接可以加热被加热物质，同时热管也对被加热物进行换热；套管被设置为变径的形式主要是为了可以采用现有的真空玻璃管与集箱的结合形式，便于将非热管型的太阳能热水器改变为热管型的太阳能热水器。 

热管的材质为铜、铝、不锈钢、碳钢，优选为碳钢。 

采用碳钢热管完全可以实现与铜金属管相同的传热性能，因而优选为碳钢材质的热管，这样可以大大的降低成本。 

热管内部充装的工作介质为至少下列一种：氨，氟利昂(卤代烃)，碳氢化合物(烃类)，乙醇，甲醇，丙酮，二氧化碳，水，丁烷。 

真空玻璃管内部与热管接触的空间填充有流体传热物质为至少下列一种： 

A、导热油； 

B、防冻机油； 

C、乙二醇水溶液； 

D、碳酸钙水溶液； 

E、金属颗粒。 

根据不同区域的最低温度，选择不同的水溶液的比例，保证在最低温度情况下，仍可以使得传热工作介质不结冰。 

在热管的至少一端设置有灌装部位，通过灌装部位实现对热管内部工作介质的充装和/或真空度的实现，在灌装部位优选的方式是通过单向阀进行灌装。