太陽能真空玻璃集熱器的製作方法

2023-07-25 02:33:46 1

專利名稱：太陽能真空玻璃集熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及可再生能源---太陽能光熱領域和建築材料領域，尤其是涉及一種用於太陽能熱水器、太陽能空調器中的一種具有光熱轉換功能的太陽能真空玻璃集熱器。
背景技術：
太陽能與建築一體化是人們在利用太陽能方面所構思的一個良好願景，經過20多年的研究、開發、攻關的歷程，太陽熱能應用與建築結合取得了明顯進展。
目前，廣泛應用的集熱器大多為平板型和真空管型。但是，無論平板太陽能集熱器或是真空管集熱器，在與建築一體化結合的過程中都有不盡人意之處。平板型雖然在形式上與建築物具有較好的結合優勢，但因集熱器受熱傳導、熱對流及熱輻射的影響熱損失較大，只能在較低溫區運行，應用受到很大的限制。真空管集熱器雖具有卓越的熱效率，可以在較高溫區運行，卻因外形龐大、構件複雜，在太陽能與建築一體化的過程中比較難有建樹。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種具有建築材料功能和吸收太陽熱能的雙重功能、單位面積內熱功轉換效率高、真空絕熱、熱量損耗少、節約能源、性能可靠、結構強度高的太陽能真空玻璃集熱器。
本實用新型的目的是這樣實現的本實用新型包括由鋼化玻璃或高硼矽玻璃製成的上層玻璃、下層玻璃和玻璃邊框，上層玻璃、下層玻璃和玻璃邊框經熔合併通過真空抽氣管構成真空腔，在真空腔內的上層玻璃和下層玻璃之間設有起支撐作用的玻璃支柱，在真空腔內放置有熱管，熱管固定在超薄集熱板上，在超薄集熱板上加工有讓玻璃支柱穿過的玻璃支柱孔，特徵是在上層玻璃上加工有進口熱交換孔和出口熱交換孔，熱管的進口安裝在進口熱交換孔內，熱管的出口安裝在出口熱交換孔內，熱管的進口和出口分別通過外部循環管道與換熱器連接，構成分離式熱管系統。
熱管的進口和出口均為陶瓷接頭，熱管的進口和出口均通過金屬波紋管與熱管管身連接。
在進口熱交換孔和出口熱交換孔的外側均安裝有起加固進口熱交換孔和出口熱交換孔及防止溫度突變作用的金屬保護套。
為將超薄集熱板懸掛在真空腔的中間，在超薄集熱板上加工有懸掛定位孔，懸掛定位柱穿過懸掛定位孔將超薄集熱板固定在懸掛定位柱的中間，懸掛定位柱的上端頂住上層玻璃，下端抵住下層玻璃。
固定在懸掛定位柱中間的超薄集熱板上下兩面均夾有將超薄集熱板夾緊的絕熱材料墊片。
在超薄集熱板表面鍍有太陽能選擇性吸收鍍膜。
在下層玻璃的朝陽玻璃表面上鍍有玻璃增透膜或自潔淨膜。
本實用新型由於將超薄熱管集熱板設計在真空玻璃的真空腔內，因而具有建築材料功能和吸收太陽熱能的雙重功能，這種功能性真空玻璃可以吸收太陽熱能，對於一座住宅樓來說，利用外牆就可為整座大樓的居民提供80％的熱水用量。同時，還可以為室內採暖、太陽能空調提供大量的中、高溫熱源，每年可以節省大量的電力或煤氣。此外，太陽能真空玻璃作為新型功能性建材可以替代部分牆體，節省建築費用，在保持屋內溫度，防止過多陽光進入屋內等方面與普通建築外牆並無區別。
本實用新型同現有技術相比具有如下優點1、在太陽光熱轉換方面，集中了平板型集熱器和真空熱管型集熱器各自的突出優點，這主要表現在以下方面單位面積內熱功轉換效率高；高真空絕熱，熱量的損耗少，性能可靠，可以節約大量能源；材質採用鋼化玻璃或高硼矽玻璃，結構強度高；採用熱管傳熱並對熱管進行高度模塊化集成，因而總的熱效率高；2、在建築一體化方面，產品本身就是建築用材料，和建築物具有天然的結合優勢，是建築物中陽臺護欄、窗戶下的牆體、屋頂、朝南、西玻璃幕牆理想的具有功能性的替代品，它可以配合其它中空玻璃在建築中廣泛使用；3、進口熱交換孔和出口熱交換孔布置在玻璃平面上，這種設計使得本實用新型可以配合其它中空玻璃一道構築玻璃幕牆，能在建築中廣泛使用，並且安裝與維護非常方便。這種設計的另一個優點在於有足夠的對稱空間以供用技術措施來處理玻璃與金屬封接的強度和熱穩定問題；4、進口熱交換孔、出口熱交換孔和低熱導率的陶瓷接頭用低熔點封接玻璃進行封接，起到了隔熱作用避免了高溫對玻璃焊縫的熱衝擊。陶瓷接頭是經陶瓷金屬化後與可伐金屬管焊接而成的一種高密封接頭，其特點是抗腐蝕，高密封、高強度，有利於和外部的循環管連接；採用絕熱陶瓷在玻璃和金屬之間進行過渡封接，提高了封接強度；5、提高了產品熱穩定性。真空玻璃的熱交換孔是和集熱板直接存在大量熱傳導的地方，金屬保護套的重要作用是在熱交換孔周邊設置了一個較高的溫度區域，對熱交換孔形成了一道熱驟變緩衝屏障，避免溫度在玻璃焊縫附近產生突變，這樣可以更加有效地保護玻璃焊縫不受溫度驟變的熱衝擊，提高產品的熱穩定性；6、陶瓷接頭與熱管管身的焊接採用金屬波紋管作為熱膨脹補償裝置，這種設計可以消除集熱板受熱膨脹時所產生的不良應力對玻璃熱交換口的氣密性影響；7、超薄集熱板在真空腔中採用懸掛裝置定位，即在超薄集熱板上布有若干個較大的懸掛定位孔，定位孔中的支撐柱是直徑較大的高硼矽玻璃或絕熱陶瓷柱，用陶瓷纖維墊片將集熱器夾緊後，利用真空玻璃的受壓特性將超薄熱管集熱板懸掛定位於玻璃壁上，使集熱板處於彈性狀態下。有效地消除了集熱板本身的熱膨脹對真空玻璃的影響；8、超薄集熱板表面鍍有太陽能選擇性吸收鍍膜，由於本實用新型整體熱效率高，因此在作為外牆或者屋頂大面積使用時，可以配合增透膜對太陽能選擇性吸收鍍膜的顏色有所選擇，太陽能選擇性吸收鍍膜顏色可選擇磚紅色、瓦紅色、綠色、金黃色、藍色、黑色等，以提高產品的裝飾性，使建築物保持傳統的色彩。這可為房地產開發商、建築設計者賦予廣闊的色彩想像空間，使建築物呈現出色彩斑斕的和諧之美。
本實用新型與換熱器之間採用雙溫循環熱交換方式。雙溫循環熱交換是通過吸熱介質進行熱交換的，吸熱介質始終在集熱板與熱交換器加套之間形成的閉合系統中循環流動，介質利用熱虹吸原理或強制循環方式將熱能傳到熱交換器將水加熱。循環介質為特殊的防凍、防腐溶液可在-30至300度的環境中正常運行，即使在北方最冷的天氣裡都能保證管道不會爆裂，適宜南方和北方廣大地區使用。本實用新型的真空腔內的真空度保持5*10-4p，並採用蒸散型或長效型兩種吸氣劑，使真空腔長期維持較高的真空度。
因此，本實用新型兼具平板型和真空熱管型太陽能集熱器優點，是一種既能與建築物有機結合，又易於被建築設計者、開發商、樓房擁有者普遍接受的功能性建築材料。


圖1為本實用新型的立體結構示意圖；圖2為本實用新型的分解圖；圖3為螺旋式熱管集熱板的結構示意圖；圖4為螺旋式熱管集熱板在真空腔內的懸掛定位圖。
具體實施方式
下面結合實施例並對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
本實用新型包括由鋼化玻璃或高硼矽玻璃製成的上層玻璃8、下層玻璃11和玻璃邊框10，上層玻璃8、下層玻璃11和玻璃邊框10經熔合併通過真空抽氣管15構成真空腔6，在真空腔6內的上層玻璃8和下層玻璃11之間設有起支撐作用的玻璃支柱9，在真空腔6內放置有熱管3，熱管3固定在超薄集熱板5上，在超薄集熱板5上加工有讓玻璃支柱9穿過的玻璃支柱孔18，在上層玻璃8上加工有進口熱交換孔14和出口熱交換孔13，熱管3的進口1安裝在進口熱交換孔14內，熱管3的出口12安裝在出口熱交換孔13內，熱管3的進口1和出口12分別通過外部循環管道與換熱器連接，構成分離式熱管系統。
熱管3的進口1和出口12均為陶瓷接頭，熱管3的進口1和出口12均通過金屬波紋管17與熱管管身19連接。
在進口熱交換孔14和出口熱交換孔13的外側均安裝有起加固進口熱交換孔14和出口熱交換孔13及防止溫度突變作用的金屬保護套2。
為將超薄集熱板5懸掛在真空腔6的中間，在超薄集熱板5上加工有懸掛定位孔20，懸掛定位柱4穿過懸掛定位孔20將超薄集熱板5固定在懸掛定位柱4的中間，懸掛定位柱4的上端頂住上層玻璃8，下端抵住下層玻璃11。
固定在懸掛定位柱4中間的超薄集熱板5上下兩面均夾有將超薄集熱板5夾緊的絕熱材料墊片21。
在超薄集熱板5表面鍍有太陽能選擇性吸收鍍膜7。
在下層玻璃11的朝陽玻璃表面上鍍有玻璃增透膜或自潔淨膜16。
權利要求1.一種太陽能真空玻璃集熱器，包括由鋼化玻璃或高硼矽玻璃製成的上層玻璃(8)、下層玻璃(11)和玻璃邊框(10)，上層玻璃(8)、下層玻璃(11)和玻璃邊框(10)經熔合併通過真空抽氣管(15)構成真空腔(6)，在真空腔(6)內的上層玻璃(8)和下層玻璃(11)之間設有起支撐作用的玻璃支柱(9)，在真空腔(6)內放置有熱管(3)，熱管(3)固定在超薄集熱板(5)上，在超薄集熱板(5)上加工有讓玻璃支柱(9)穿過的玻璃支柱孔(18)，其特徵在於在上層玻璃(8)上加工有進口熱交換孔(14)和出口熱交換孔(13)，熱管(3)的進口(1)安裝在進口熱交換孔(14)內，熱管(3)的出口(12)安裝在出口熱交換孔(13)內，熱管(3)的進口(1)和出口(12)分別通過外部循環管道與換熱器連接。
2.如權利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於熱管(3)的進口(1)和出口(12)均為陶瓷接頭，熱管(3)的進口(1)和出口(12)均通過金屬波紋管(17)與熱管管身(19)連接。
3.如權利要求1或2所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於在進口熱交換孔(14)和出口熱交換孔(13)的外側均安裝有起加固進口熱交換孔(14)和出口熱交換孔(13)及防止溫度突變作用的金屬保護套(2)。
4.如權利要求3所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於在超薄集熱板(5)上加工有懸掛定位孔(20)，懸掛定位柱(4)穿過懸掛定位孔(20)將超薄集熱板(5)固定在懸掛定位柱(4)的中間，懸掛定位柱(4)的上端頂住上層玻璃(8)，下端抵住下層玻璃(11)。
5.如權利要求4所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於固定在懸掛定位柱(4)中間的超薄集熱板(5)上下兩面均夾有將超薄集熱板(5)夾緊的絕熱材料墊片(21)。
6.如權利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於在超薄集熱板(5)表面鍍有太陽能選擇性吸收鍍膜(7)。
7.如權利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特徵在於在下層玻璃(11)的朝陽玻璃表面上鍍有玻璃增透膜或自潔淨膜(16)。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能真空玻璃集熱器，它包括上下層玻璃和玻璃邊框，上下層玻璃和玻璃邊框構成真空腔，放置在真空腔內的熱管固定在超薄集熱板上，特徵是在上層玻璃上加工有進口熱交換孔和出口熱交換孔，熱管的進口、出口分別安裝在進口熱交換孔和出口熱交換孔內，熱管通過外部循環管道與換熱器連接，構成分離式熱管系統。熱管的進口和出口均為陶瓷接頭，並通過金屬波紋管與熱管管身連接。在進口熱交換孔和出口熱交換孔的外側均安裝有金屬保護套。本實用新型兼具平板型和真空熱管型太陽能集熱器優點，並還具有建築材料功能和吸收太陽熱能的雙重功能、單位面積內熱功轉換效率高、真空絕熱、熱量損耗少、節約能源、結構強度高等優點。
文檔編號F24J2/04GK2861875SQ20062003893
公開日2007年1月24日 申請日期2006年1月12日 優先權日2006年1月12日
發明者吳豔頻, 吳昊 申請人:吳豔頻