[发明专利]玻璃真空金属管式太阳能集热器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热利用技术。

背景技术

利用太阳能加热技术是近年来广泛采用的一项环保型先进技术，目前大 量地应用于热水器上，尽管各种太阳能集热器的结构不尽相同，但都是依靠 真空集热管充分吸收太阳光的能量，并将其转化为热能传输给介质(如水)。 真空集热管是太阳能集热器普遍使用的集热元件。现有技术中，集热管由内、 外玻璃盲管构成，两管之间抽成真空，内管外壁上涂附吸热材料，内管中充 满水，依靠内管外壁吸收太阳辐射能将水加热，真空层起到保温作用。在使 用过程中，这种真空集热管因管内始终存有水，因此存在易冻损、易结垢、 热效率低等缺点。另外，由于这种集热管一端为盲端，只有一端既作为冷水 进口，又作为热水出口，故集热管内的介质不能顺畅地与其外的介质进行热 交换。各集热管再通过联箱汇集成集热器，这种集热器由于内存的介质水数 量大，不易输出较高的温度。

发明内容

本发明目的在于设计一种能较大地提高传热介质输出温度的玻璃真空 金属管式太阳能集热器。

本发明包括至少三套集热管，每套集热管包括两根同向相互套接的透明 的内、外玻璃盲管，内、外两根玻璃盲管在开口端相互熔接，并在两根玻璃 盲管之间设置真空腔，其特征在于：在内玻璃盲管内平行布置金属管一和金 属管二，金属管一、二在内玻璃盲管的盲端相互连通，在金属管一外设置至 少两个金属翅片，在金属管一的翅片空隙之间设置金属管二；金属管一、二 位于内玻璃盲管开口端的端部穿出内玻璃盲管并间隙式支撑在内玻璃盲管的 开口端，在内、外两根玻璃盲管之间设置聚光反射件。

本发明通过金属管一和金属管二特殊的结构设计，在金属管一和金属管 二的开口端形成温差，可分别通过两个金属管的两端将集热管外的介质及时 且顺畅进行交换，可加快集热管内的高温介质向集热管外传输，利于提高有 效热水产率，而且也使集热管中的传热介质输出温度进一步提高，从而实现 提高储热箱中传热介质的温度的目的。

本发明通过在金属管一外设置至少两个金属翅片和金属管二外不设置金 属翅片，在金属管一和金属管二内的介质形成温差；由于金属管一和金属管二 内的介质量与真空管内完全充满的介质量相比要少得多，因而金属管一和金 属管二内的介质升温更快更高，这将有利于提高集热器有效热水产率，有利 于提高储热箱中传热介质的温度，有利于扩大集热器应用的领域。

本发明还在内、外两根玻璃盲管之间设置聚光反射件。聚光反射件扩大 了采光面积，会聚后的阳光还提高了能流密度，使集热器输出端的介质温度 得以进一步提高，可扩展太阳能在其它各领域的应用空间，如高温加热、制 冷、海水淡化等。

本发明还可在内玻璃盲管的外表面设置太阳能吸热膜。

所述金属翅片呈放射状，各金属翅片的一端分别固定连接在金属管一 外；金属管一的外表面和金属翅片的外表面分别设置太阳能吸热膜。

所述金属翅片也可为两个，呈弧形，两个金属翅片的一端分别固定连接 在金属管一外，另一端分别相向折弯；金属管一的外表面和金属翅片的外表 面分别设置太阳能吸热膜。阳光穿透外、内玻璃盲管后照射在金属管一外金 属翅片上，光能通过其上的太阳能吸热膜转换成热能，通过热传导，再将热 能分别传递给金属管一内的介质。

每套集热管的金属管一分别并接在汇总高温水管上，每套集热管的金属 管二分别并接在汇总低温水管上。由于金属管一和金属管二内的介质形成温 差，汇总高温水管上与汇总低温水管内的介质也形成温差，汇总高温水管上 与汇总低温水管与储热水箱连接后可不用水泵仅靠自身的温差对流即可将集 热器收集的太阳热能传输到储热水箱。

另外，相邻两套集热管的金属管一、二还可依次串接，串接形成的两个 端口分别连接在两根汇总管上。

本发明所述聚光反射件的反射面形状为一空间曲面，所述空间曲面为反 射面截线沿其所在平面的垂直方向拉伸而成，反射面截线为以平面极坐标系 中过极点的极轴的垂线为对称轴的对称曲线，所述对称轴一侧的截线由三段 以上顺序相连的抛物线L₀、L₁、L₂……L_i组成，各段抛物线的焦点均位于平 面极坐标系的极点，各段抛物线L_i满足下列方程：

其中，i＝0，1，2，3，4，5......；

ρ为抛物线上的点到极点的距离即极径；