[发明专利]一种太阳能集热管内金属换热管装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能制热水装置领域，具体为一种用于太阳能制热水装置上的一种太阳能集热管内金属换热管装置。

背景技术

人们生活中使用的太阳能制热水装置上的集热装置以往都采用直热式真空集热管，由真空集热管上的吸热膜吸收太阳光能使管中的水升温。其缺点是管中盛水多，升温慢，与太阳能制热水装置水箱内的水换热速度慢。另外，真空集热管为玻璃制，较为脆弱，因此当上水冷热差大或重物碰击等情况发生时很容易破碎，这样就会使太阳能制热水装置水箱中的水全部漏掉，造成太阳能制热水装置停机和大量水的浪费。为解决上述问题，目前出现了几种太阳能制热水装置的换热管技术，细长的换热管安装在真空集热管内，真空集热管上的吸热膜吸收太阳光能使管中空气温度升高，由于细长的换热管中的介质(水，或者导热工质)量很少，所以高温空气使换热管中的介质很快升温，与太阳能制热水装置水箱内的水换热速度就很快，太阳能制热效率相对较高；同时，玻璃真空集热管中无水，所以不会因为太阳能制热水装置上水时的冷热差大或重物碰击等情况下破碎漏水问题的发生。

目前，太阳能制热水装置中的防漏水换热管与太阳能制热水装置水箱相连，一般采用直插式密封圈密封相连。如图15所示，中国实用新型专利(专利号：200320109508.2)中，在真空集热管(玻璃管)1内装有两端密封内有导热工质的导热金属管(工质管)2，工质管2外面安装金属翅片4，在真空集热管1与水套3之间装有硅橡胶密封圈I 5，保证真空集热管1内空气与外界密封；水套3与工质管2一起从硅橡胶密封圈I 5伸出，装入太阳能热水器水箱内，水套3与水箱7之间有硅橡胶密封圈II 6，防止水箱内水漏出外面，水套3下端封口，上端开口，使水箱内水可以进入水套3。如图11所示，中国实用新型专利(专利号200720011310.9)中，在换热管体4的底部有一封堵帽5。在换热管体4上部有一密封管头3，在管头的上部有一进水口1，在进水口1外周有一耐高温密封圈2，密封管头与换热管体为焊接。上述专利描述的密封相连只是液体工况环境下的轴向密封，密封两端的任意一端加压，轴部件都会向另一端移动。当水箱推水加压时，换热管会受力下滑，将力作用于玻璃真空集热管，真空集热管较为脆弱，易碎，不安全，这种形式的太阳能制热水装置只能在非承压状态下、水箱开式环境下使用，在需要有防漏水、防冻技术要求(我国北方)的大型太阳能集热工程中，由于有推水压力，不能够使用；另外，在承压、分体式太阳能制热水装置中也不能使用。

所以，目前市场上的承压分体式太阳能热水装置和有防漏水、防冻技术要求(我国北方)的大型太阳能集热工程中，都得采用工质换热管二次换热技术，工质换热管二次换热技术原理：

如图16所示，太阳能制热水装置水箱为承压水箱20，承压水箱20内设有换热管套21，真空集热管23中插装有工质换热管24，工质换热管24的工质换热管头22插在换热管套21里，真空集热管23上的吸热膜吸收太阳光能使工质换热管24中的工质加热升温，产生密度或者相变反应，向上流动将温度传到工质换热管的换热管头中，工质换热管头22将温度传到换热管套21上，高温的换热管套21将水箱中的水加热升温，完成太阳能制热水过程。缺陷：1、换热形式为工质二次间接换热，热能损失大。2、我国自来水钙镁离子含量大，换热管套易结垢，会大大降低换热效率。3、为了提高换热效率，换热管套和工质换热管一般为铜材质，因为换热管套与太阳能制热水装置水箱连为一体，所以水箱也为铜材质，故此该太阳能制热水装置制造工艺复杂，成本极高。

如图12所示，在中国发明专利申请(申请号200810011160.0)中公开了一种通过换热管与水箱连接口连接部位特定的换热管管头结构加上特定的安装连接方式的技术，金属换热管26的上端有一喇叭型密封管头27，管头上面是进水管口28，下面是换热管体29，解决了上述问题，然而在实际应用时却出现了换热管的管头与换热管体的焊接处锈蚀漏水现象，其原因是换热管管头与换热管体的材质一般都采用薄壁不锈钢管。

如图13所示，换热管管头与换热管体的焊接是采用管头对管头的两管对接式焊接(环焊接处H)方式。或者，如图14所示，换热管管头与换热管体的焊接是采用管头对管壁的插管式焊接(环焊接处H)的方式，不锈钢薄壁管的管壁薄极易焊透、焊漏；无法正常实施氩气保护的焊接工艺，从而出现焊接处的碳析出现象，而造成焊接处的碳化，使防漏水换热管耐腐蚀性差，出现了漏水问题，不能够推广应用。

发明内容