[发明专利]开放式热管真空管太阳能高温承压式热水器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能技术领域的热水器，具体涉及的是一种开放式热管真空管太阳能高温承压式热水器。

背景技术

随着我国节能减排和建筑节能法律法规的实施，太阳能热利用产品市场巨大。这其中尤以太阳能热水器为最，但是由于集热技术限制，目前的太阳能热水器的水温基本低于80℃，处于低温应用范围，只能满足居民的一般需要。而今后太阳能光热转换领域的发展重点就包括太阳能中高温集热储热技术开发和工农业生产的示范应用，目前太阳能中高温集热技术还没有在工农业生产上得到理想的推广应用，形成了市场空白，因此急需开发新型中高温热水器，满足市场需要。

目前太阳能热水器采用的集热器中一般有平板集热器、全玻璃真空管集热器和热管真空管式集热器，受集热温度的限制，前两种集热器一般应用低温热水器，而且因结构问题使得系统不能承压、稳定性差，热效率较低。热管真空管集热器是一根金属热管(带肋片式集热板)外同心的套上一根玻璃管，金属管内表面镀选择性吸收涂层，金属热管和玻璃管之间抽真空，金属热管和玻璃管的两端用软金属片和可伐金属热封装，该结构与聚光板联合使用后，集热器温度可以达到中高温水平，但由于集热金属管温度升高后，其热膨胀系数和玻璃管无法匹配，同时集热管由于温度不均匀也会产生各种桡曲变形，导致玻璃管易受力破碎，这导致玻璃和金属间的热封装问题成为这种结构的一个技术难点，目前还尚难解决，因此，此种结构还不能用于中高温集热器长期实际运行使用。另外，热管真空管结构中的热管冷凝段是一段管子，传热尺寸很小，被加热水的需要在大容积的水箱中流过热管冷凝段外表面，在管外吸热变成饱和蒸汽时的蒸发热阻非常大，即使热管内工质的温度很高，也无法将热量有效的传递给被加热的水，使热效率不高。

经过对现有相关技术文献检索发现，中国专利申请号：200710306236.8，发明名称为：改进型全玻璃真空管型太阳能热水器，该发明特征是在真空管内管中安装引流板，以提高热效率，而其他结构均与一般的全玻璃真空集热器类似。中国专利申请号：200610044322.1，发明名称为：一种太阳能真空集热管及其制备的太阳能热水器，该发明特征是在玻璃真空管内安装集热器件，由集热器件吸热，比单纯的玻璃管导热更迅速。受集热温度的限制，前两种集热器一般应用低温热水器，而且因结构问题使得系统不能承压、稳定性差，热效率较低。

中国专利申请号：02100390.4，发明名称为：新型玻璃真空热管太阳能热水器，该发明是在热管外壁安装集热肋片，从而降低热阻，提高传热效率，但其也没有解决玻璃和金属间的热封装问题。此外，这几种形式的热管使用寿命较低，如何延长使用寿命还是一个技术瓶颈。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种开放式热管真空管太阳能高温承压式热水器，该热水器实现了玻璃真空管和金属热管的无焊接连接，既能承压，且热效率高，使用寿命长。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：开放式热管真空管集热管和竖式联箱，开放式热管真空管集热管的热管出口不封闭，直接与竖式联箱连接组成开放式热管系统，其中，

开放式热管真空管集热管包括：真空管、硅胶保温塞、传导介质、环形肋片、热管、支架，真空管内插入一根热管，热管管壁外部套上环形肋片，热管底部用支架支撑，热管与真空管之间的间隙填充传导介质，真空管出口与热管之间用硅胶保温塞软密封；

竖式联箱包括：外壳、真空保温瓶、保温层、进水管、注水管、水阀、安全阀、泄压管、真空阀、抽气管、出水管、冷凝管，竖式联箱内配置冷凝管，冷凝管两端为伸出竖式联箱的进水管和出水管，竖式联箱底部设有注水管、抽气管和泄压管，注水管和水阀相连接，抽气管和真空阀连接，泄压管和安全阀连接，竖式联箱外包裹保温层，保温层外面套上真空保温瓶，最外面用外壳包裹。

所述真空管由玻璃外管和玻璃内管组成，内外两层之间形成真空夹层，真空夹层的底部设有弹簧支撑卡，玻璃内管外表面覆盖吸收涂层。

所述的真空管和热管为同心配置，热管外壁与玻璃内管内壁之间的间隙一般为6-10mm。

所述的开放式热管真空管集热管的数目为6-10根，每根开放式热管真空管集热管外安装1个复合抛物面(CPC)聚光板，CPC聚光板是由具有CPC结构型面的钢板表面铺设一层反光铝箔形成。

所述的冷凝管在竖式联箱内呈U型或盘型配置。

所述的开放式热管真空管集热和管外安装的CPC聚光板由框架固定。

本发明在热管与真空管之间的间隙填充传导介质导热，使得玻璃管内壁面(吸热面)热管间温差降低。不会出现由于金属管和玻璃管膨胀系数不同产生的玻璃管破裂问题。