专利名称：高效太阳能采暖集热器的制作方法
技术领域：
高效太阳能采暖集热器，属于全玻璃太阳能集热管光热应用领域。
背景技术：
资源的有限性和环境压力的增加，促使世界各国进一步加强了对新能源和可再生能源技术发展的重视和支持，新能源已经成为二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。常规能源煤炭的巨量消费是我国大气污染的主要来源，而太阳能则是一种清洁、高效和取之不尽、用之不竭的新能源。太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、 开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，其开发利用是最终解决常规能源特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，是人类理想的替代能源。我国各级政府都已将太阳能资源利用作为国家和地方可持续发展战略的重要内容。人类利用太阳能已有几千年的历史，但发展一直很缓慢，现代意义上的开发利用只是近半个世纪的事情。经过近半个世纪的努力，太阳能光热利用技术及其产业异军突起， 成为能源工业的一支生力军。迄今为止，太阳能的应用领域非常广泛，但最终可归结为太阳能热利用和光利用两个方面。太阳能热利用在替代高含碳燃料的能源生产和终端利用中大有用武之地，具有广阔的应用领域。在世界范围内，太阳能热水器技术已经成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。经过多年的发展，中国太阳能热水器产业也已形成较为完整的产业化体系。2008年我国太阳能热水器行业继续稳步快速发展，产值达430亿，出口达1亿美元。2009年我国太阳能热水器年产量突破 4000万平方米，保有量达到1. 45亿平方米，已成为太阳能热水器的世界超级大国。但在广大城乡，却由于太阳能热水器目前存在的一些问题，比如价格高(节能不节钱)、热效低(冬季基本不能用)、安装不方便(高层楼房安装难)等，极大的影响着其普及和应用。如能较好的解决以上问题，太阳能不仅可以满足亿万家庭的热水需要，也可配合辅助加热解决广大农村及其城郊的供暖问题，发展前景非常广阔。以采暖季太阳能利用为例，北京、济南一带在55度左右集热平面上，日平均太阳能辐照量为15MJ，玻璃真空管集热效率可达70%，每平方米集热器的日集热量为15*0. 7 = 10. 5MJ = 2500KCAL,按一般太阳能集热器每平方米配用D58*1800集热管7根，每管集热量为2500/7 = 357KCAL，但目前家用一体式太阳能热水器均采用虹吸式自然热循环，集热管中的水只有高于50度时才能为提供45度以上热水提供有效热循环，并且集热管中的高温度热水无法取出应用。而每管2. 6L50度热水需要占用热量2. 6*40 = 104KCAL，若家用一体式太阳能热水器用集热管16根，则无效热量为104*16 = 1664KCAL，再扣除15%的热损耗，使得普通太阳能热水器的综合热利用率很低。其笨重的水箱及其保温、管道防冻等问题也都制约着冬季太阳能的广泛应用。热管式、U型管式太阳能热水器则由于二次或多次热传递严重影响热效率，一般在冬季也难以使用。近来，新出现了一种串联式闷晒太阳能热水器，热效率很高，但由于采用不锈钢内胆和大口径(125m)玻璃管，大大提高了制造成本，一般每管售价约1000元，也是节能不省钱，短期内市场难以接受。发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，设计一种大幅度提升热利用率，减少热损耗，降低制造成本，方便安装的高效太阳能采暖集热器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该高效太阳能采暖集热器，其特征在于由多根太阳能集热管串联或并联构成，首端太阳能集热管内设置混水管，中间部分太阳能集热管内设置顶水管，混水管和顶水管置于太阳能集热管内底部。所述的串联是在太阳能集热管端部设置硅胶塞，硅胶塞上设有进水孔、密封孔和出水孔，混水管穿过进水孔插入首端太阳能集热管内，顶水管短端穿过出水孔、长端穿过进水孔将首端太阳能集热管和相邻太阳能集热管连通形成串联，末端的出水管穿过出水孔安装在太阳能集热管内。锥型头密封螺栓穿过硅胶密封塞中心的密封孔把硅胶密封塞与太阳能集热管紧固在一起。当把冷水通过混水管及顶水管送入太阳能集热管底部时，可以顶出集热管中的热水以便使用，解决了一般太阳能集热器管中热水不能直接使用的难题。所述的硅胶塞为T形，内侧设有与圆锥头型膨胀螺栓配合的十字开口槽。所述的首尾混水管上周圈间隔开有出水孔。所述的太阳能集热管为直径等于或大于58mm的玻璃真空管。所述的混水管、顶水管和出水管为不锈钢管。所述的并联是在普通太阳能集热器联集器内胆中，安装分水器，分水器又包括分水管和分水嘴，分水管贯通在太阳能联集器内胆中，分水管管体上对应太阳能集热管处开孔，孔中旋有分水嘴，太阳能采暖集热器首末两端的太阳能集热管中安装混水管，中间段的太阳能集热管中安装顶水管，顶水管和混水管分别套装在相应的分水嘴上，将分水管与各太阳能集热管相连通形成并联顶水系统。在大规模应用时，可以采用并联顶水方式，当冷水通过分水管、分水嘴、顶水管进入各太阳能集热管底部时，可以把集热管中的热水顶出到联集器内胆中，形成并联顶水系统，实现大水量、低阻力应用。该高效太阳能采暖集热器，采用串联或并联顶水原理，以全新的设计理念和多种实用、简便的技术手段解决了目前太阳能集热器的一系列不足，可以大幅度提升热利用率 30%以上。通过选用D70玻璃真空集热管蓄水、保温，可以有效提升集热温度，减少热损耗，降低制造成本，方便设备安装，实现四季运行，配合微电脑温差、定时控制器和辅助加热 (连续阴天时用)，可以方便、经济的解决广大城郊和农村的冬季采暖(或热水供应)问题。与现有技术相比，本高效太阳能采暖集热器，由于可以做到全部利用所采集的热量，连同热损耗的减少，可以提高热利用率30%以上；由于采用D70管(每管容水4L)采热并蓄水，真空保温，省去 了水箱，减少了蓄水量，所以可以大大降低热损耗，可以灵活提高和控制所产热水的温度，可以进一步降低成本，并且安装方便可以放置在阳台上、壁挂、水平放置等多种形式安装。经应用于采暖实验，可以实现散热器温度50-80度，达到了技术设计的预期目标。 应用前景广阔，效益可观。
图1是本实用新型串联式局部结构示意图；[0017]图2是本实用新型硅胶塞主视结构示意图； 图3是本实用新型图2硅胶塞的俯视结构示意图。图4是本实用新型并联式局部结构示意图。图1-3是本实用新型高效太阳能采暖集热器的最佳实施例。其中1、小出水孔2、太阳能集热管3、混水管4、硅胶塞5、顶水管6、出水管7、出水孔8、密封孔9、十字开口槽10、进水孔11、分水管12、分水嘴。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本实用新型高效太阳能采暖集热器做进一步说明参照图1-3 本高效太阳能采暖集热器，包括小出水孔1、太阳能集热管2、混水管3、硅胶塞4、 顶水管5、出水管6、出水孔7、密封孔8、十字开口槽9和进水孔10。太阳能集热管2采用 D70mm真空玻璃集热管，硅胶塞4为T形安装在太阳能集热管2的口端，硅胶塞4上开有3 个孔，分别是一端为进水孔10、中间是密封孔8，另一端是出水孔7，硅胶塞4厚度以25mm左右为宜，在硅胶塞4内侧设有与圆锥头型膨胀螺栓配合的十字开口槽9，圆锥型头膨胀螺栓穿入密封孔8内将太阳能集热管2紧紧的密封。混水管2、顶水管5和出水管6采用D12薄壁不锈钢管，每个真空管太阳能集热器首端太阳能集热管2内的混水管3上根据需要周圈间隔均勻开有5个左右的小出水孔1，主要目的是防止进水时将玻璃真空管炸裂。顶水管5 的长端通过硅胶塞4上的进水孔10伸至玻璃真空太阳能集热管2内底部，短端通过硅胶塞 4上的出水孔7伸至相邻太阳能集热管2内顶部，使相邻两根太阳能集热管2实现串通，当冷水进入各真空管太阳能集热器底部时，可以顶出管中热水，实现所有热水全部应用。实施例1采用串联顶水方式，混水管2和顶水管5的长端通过硅胶塞4上的进水孔10伸至玻璃真空太阳能集热管2底部，短端通过硅胶塞4上的出水孔7伸至相邻太阳能集热管2 顶部，以使相邻两根太阳能集热管2实现串联。冷水由顶水管5和混水管3进入真空管太阳能集热器底部时，将管中的热水顶出；每个真空管太阳能集热器首端太阳能集热管2内的混水管3上周圈间隔均勻开有5个出水孔1，出水孔1也可以多于5个，可使冷水与太阳能集热管2中的热水均勻混合，防止骤冷将太阳能集热管2炸裂，安装在进水口处的止回阀可保证太阳能集热器中始终充满水，防止空晒影响太阳能集热器寿命。本例主要用于太阳能热水器和小规模太阳能采暖集热器，太阳能集热器按采暖季设计，以55-60度倾斜安装，可以省去水箱，降低制造成本，又方便了安装，用真空太阳能集热管蓄水可大大降低热损耗，实现太阳能集热器集热的最大化和热水的足量应用，从而大幅度提高太阳能集热器的得热效率，将该高效太阳能采暖集热器通过支架、止回阀、保温材料、及槽型铝型材安装在一起，即为高效太阳能采暖集热器。实施例2参照图4:采用并联顶水方式，用于大规模采暖和热水系统。主要由D70mm玻璃真空集热管 2、支架、联集器、D12薄壁不锈钢混水管3、顶水管5、分水管11，分水嘴12、止回阀、保温材料及槽型铝型材组成。[0031]在普通太阳 能集热器内胆中安装分水器，分水器由分水管11、分水嘴12和顶水管 5组成，分水管11贯通在太阳能联集器内胆中，由较大口径的不锈钢管制成，分水管11上对应太阳能集热管2处开孔，孔中旋有分水嘴12 ；太阳能采暖集热器首末两端的太阳能集热管2中安装混水管3，其余的太阳能集热管2中安装顶水管5，顶水管5和混水管3分别套装在相应的分水嘴12上，顶水管5和混水管3插入相应太阳能集热管2底部，当冷水通过分水管11、分水嘴12、顶水管5或混水管3均勻进入玻璃真空太阳能集热管2底部时，可以把集热管中的热水顶进联集器内胆中，由循环泵供应热负载做功，便于大流量、小阻力、大规模集热工程应用。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种高效太阳能采暖集热器，其特征在于由多根太阳能集热管O)串联或并联构成，首端太阳能集热管O)内设置混水管(3)，中间部分太阳能集热管O)内设置顶水管 (5)，混水管C3)和顶水管(5)的一端置于太阳能集热管O)内底部。
2.根据权利要求1所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的串联是在太阳能集热管( 端部设置硅胶塞G)，硅胶塞(4)上设有进水孔(10)、密封孔(8)和出水孔 (7)，混水管(3)穿过进水孔(10)插入首端太阳能集热管(2)内，顶水管(5)短端穿过出水孔(7)、长端穿过进水孔(10)将首端太阳能集热管(2)和相邻太阳能集热管(2)连通形成串联，末端的出水管(6)穿过出水孔(7)安装在太阳能集热管(2)内。
3.根据权利要求2所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的硅胶塞(4)为T 形，内侧设有与圆锥头型膨胀螺栓配合的十字开口槽(9)。
4.根据权利要求2所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的首尾混水管(3) 上周圈间隔开有出水孔(1)。
5.根据权利要求2所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的太阳能集热管 (2)为直径等于或大于58mm的玻璃真空管。
6.根据权利要求2所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的混水管(3)、顶水管(5)和出水管(6)为不锈钢管。
7.根据权利要求1所述的高效太阳能采暖集热器，其特征在于所述的并联是在太阳能集热器联集器内胆中，安装分水器，分水器包括分水管(11)和分水嘴(12)，分水管(11) 贯通在太阳能联集器内胆中，分水管(11)管体上对应太阳能集热管( 处开孔，孔中旋有分水嘴(12)，太阳能采暖集热器首末两端的太阳能集热管(2)中安装混水管(3)，中间部分的太阳能集热管( 中安装顶水管(5)，顶水管( 和混水管( 分别套装在相应的分水嘴 (12)上，将分水管(11)与各太阳能集热管( 相连通形成并联顶水系统。
专利摘要高效太阳能采暖集热器，属于全玻璃太阳能集热管光热应用领域。由多根太阳能集热管(2)串联或并联构成，首端太阳能集热管(2)内设置混水管(3)，中间部分太阳能集热管(2)内设置顶水管(5)，混水管(3)和顶水管(5)的一端置于太阳能集热管(2)内底部。本高效太阳能采暖集热器采用串联或并联顶水式原理，以全新的设计理念和实用、简便的技术手段解决了目前太阳能集热器的不足，大幅度的提升热利用率，减少热损耗，降低制造成本，方便安装，配合微电脑温差、定时控制器，可以方便、经济的解决广大城郊和农村的冬季采暖问题。
文档编号F24J2/46GK201954779SQ20102066759
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月18日 优先权日2010年12月18日
发明者张志忠 申请人:张志忠