一種透明玻璃真空管太陽能集熱器件的製作方法
2023-10-08 09:45:39 1
專利名稱：一種透明玻璃真空管太陽能集熱器件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種玻璃真空管太陽能集熱器件，尤其是一種吸熱翅條板角度可設定的，可懸置使用的透明玻璃真空管太陽能集熱器件。
由於太陽能是一種密度較低，且時常在變化的能量，根據太陽光入射四季變化，入射角在0°～90°間接受光強的變化可達17％，雖然入射角在45°內這種變化對光強的影響較小，不會超過10％，但是隨著人類利用太陽能技術水平的提高，特別是表面選擇性吸收塗層技術的發展，使得現有玻璃真空管集熱器件的吸熱面普遍達到吸收率≥0.90；發射率≤0.10的程度後，已開始注重這種由於入射角度造成的吸收能量損失，隨著太陽能的利用漸漸走向與建築相結合，更要求太陽能利用設施的安裝，既不破壞建築的外貌，造成新的視覺汙染，又能起到保溫與裝飾作用，因此，集熱器懸置式安裝是唯一能適合這種發展要求的形式，同時也要求懸置安裝後能保持較高的集熱效率。
現有技術對透明玻璃真空管集熱器件進行的改進如已公布的CN2348323，其通過將透明玻璃真空管水平設置而使集熱器近似垂直安裝，同時將玻璃真空管內集熱管板受光面按地理緯度角傾斜一角度，使之與入射光相垂直，以增大接收光強，這種真空管集熱器件水平設置所造成的顯在問題是對來自集熱器反射鏡板上反射光能量的吸收性能極差(鏡反射光與吸熱面平行)，此外，水平方向上的傳熱效率降低，而且真空玻璃管上極容易積塵、積雪汙染。另一個中國專利CN2175904則通過沿玻璃真空管軸向在集熱管上平行設置了若干個與集熱管軸向垂直的圓盤形吸熱翅片，使得垂直懸置安裝時，入射光在平行翅片間增加反射次數，被多次吸收，以增大接受光強，但是，從能量的觀點來分析，上述技術中吸熱面上的反射光經與吸熱面和玻璃管殼間的幾次反射後，仍透射逃逸出集熱器件，並且對於近似平行集熱面方向上的散射光能量均無法吸收，此外，第二種真空管集熱器件垂直懸置安裝時，其平行圓盤形吸收翅片難於取得與陽光成垂直入射吸收的效果，因此均造成了吸收光能量的損失。
本實用新型是通過以下技術方案來實現的本實用新型採用一種透明玻璃真空管太陽能集熱器件，包括集熱管板、透明玻璃真空管、封蓋，其特徵在於，還包括多個沿透明玻璃真空管軸向設置的翅條板，所述的翅條板包括一底板和與之相連的面板，該翅條板通過其底板與該集熱管板面固接，並且該翅條板面板與該集熱管板面形成一夾角；所述的翅條板的面板與該集熱管板面之間的銳夾角介於10°～90°之間；所述的翅條板的與底板之間連接是1個底板與1個或1個以上的面板相連接；所述的翅條板的底板與其面板可以是一體製成或是分體連接製成；所述的翅條板的面板可以是從其底板的端部連出或是從其底板端部以外的其他部分連出；翅條板沿該集熱管板垂直方向的分布密度介於20～2500個/米之間；所述的翅條板底板與集熱管板的同接，系正單面或正反雙面採用焊接、或粘接、或用壓力加工連接；所述的翅條板在集熱管板面上最好是水平設置。
本實用新型的優點由於透明玻璃真空管太陽能集熱器件的正、反採光面上分布著多個與集熱管板面帶一定夾角的平行輻射吸收翅條板，使垂直懸置安裝時能量的吸收率近似為1，並使由此集熱器件組成的集熱器的安裝外傾尺寸可減少到最小，使用時集熱器件僅需作較小的傾角調整或不作調整，增加了與建築物相結合的和諧性，避免了散熱與傳熱上的不利影響，使光能的採集與熱量的傳遞比現有方法達到更好的效果。
圖1是本實用新型透明玻璃真空管太陽能集熱器件實施例翅片結構與垂直安裝使用時的工作示意圖，圖2是本實用新型實施例之一的局部結構示意圖，圖3是圖2的剖視圖；圖4是本實用新型實施例之二的局部結構示意圖圖5是圖4的剖視圖；圖6是本實用新型實施例之三的局部結構示意圖，圖7是圖6的剖視圖；圖8是本實用新型實施例之四的局部結構示意圖，圖9是圖8的剖視圖。
圖10、圖11、圖12、圖13、圖14是本實用新型集熱器件的翅條板結構實施例示意圖。
具體實施方式
參閱圖1所示，本實用新型的透明玻璃真空管太陽能集熱器件實施例包括集熱管板1、翅條板2、透明玻璃真空管3、封蓋4，集熱管板1由真空管3的玻璃內管支承其管內段，封蓋4在抽取真空後與真空管3壓合封接起封閉真空作用，並固定支承集熱管板1的管外段。
如圖2、圖4、圖6、圖8所示，翅條板2包括面板21與底板22，翅條板2的底板22與集熱管板1相固接，並且整個翅條板2的面板21與集熱管板1的面相互之間有一夾角，該夾角α(銳角)一般介於10°～90°之間，另外，為保證被翅條板2反射的太陽輻射被充分地吸收，所述的翅條板2沿集熱管板1縱向，即真空管軸向，應該大於等於20個，根據經驗，其分布密度介於20～2500個/米。
所述的翅條板2的面板21與底板22之間的連接，可以是面板21的底端從其底板22的端部連出，如圖10所示的實施例；也可以是面板21的底端從其底板端部以外的其他部分連出，如圖11所示的實施例；另外，面板21與底板22之間可以是一體製成，如圖10、圖13實施例所示採用板金彎邊成形加工方法成形後製成；或是按圖11實施例所示採用精密澆鑄成形加工方法成形製成；也可以是分體連接製成，如按圖14實施例所示採用板金彎邊成形加工方法成形後左右兩部經中縫焊接連接製成，除此之外，面板21與底板22之間可以是1個底板與1個面板相連接，如圖10實施例所示；或可以是1個底板與多個面板相連接，如圖12、圖13實施例所示。
所述的集熱管板1包括集熱管與集熱管板，集熱管可採用單管或多管；多管可以是玻璃真空管腔內多個連通或互不連通的單管；所述的集熱管板面包括上述集熱管板的板面及集熱管與翅條板底板固接接觸線所在的接觸管面；集熱管板集熱後的傳熱循環可以是利用循環液體載熱的傳熱循環，或是利用重力熱管介質載熱的傳熱循環；所述的玻璃真空管3包括單層透明玻璃真空管或雙層透明玻璃真空管；玻璃真空管可以是直通型兩端裝配封蓋密封的或是單通型一端裝配封蓋密封的。
圖2所示為本實用新型實施例之一的局部結構示意其中，翅條板2在集熱管板垂直方向的分布密度為40個/米；翅條板2與重力熱管式集熱管1之間的α銳夾角設為25°，以調節地理緯度角為25°時集熱器件對入射光輻射的接收角；另外，翅條板2的面板與底板是一體製成，採用如圖10所示的板金彎邊成形加工方法製成，面板21從底板22的一個端部連出，由1個底板與1個面板相連接，翅條板2在集熱管板面上水平設置。翅條板2採用碳鋼製件，正、反全部工作表面經黑鉻太陽能選擇性吸收鍍層處理，其底板22與集熱管1的接觸帶經焊接正單面連接。雙層透明玻璃直通真空管太陽能集熱器件垂直懸置安裝。
圖4所示為本實施例之二的局部結構示意翅條板2在集熱管板垂直方向的分布密度為1500個/米；翅條板2與集熱管板1之間的α銳夾角設為45°，以調節地理緯度角為45°時集熱器件對入射光輻射的接收角；另外，翅條板2的面板與底板是一體製成，採用如圖11所示的精密澆鑄成形加工方法製成；或分體製成，採用如圖12所示的板金彎邊成形加工方法成形後，左右兩部經包邊連接製成。面板從底板端部以外的中間處連出，每米長度上由1個底板與1500個面板相連接，翅條板2與集熱管板1均採用銅製件，正、反全部工作表面經樹脂型太陽能選擇性吸收塗料浸塗處理，並且翅條板2與集熱管板1的固接可通過前者的底板經導熱膠粘接對稱連接在集熱管板1的正、反兩個面板上(正反雙面連接)，集熱管板1可採用截面形狀為扁形的重力熱管制成。翅條板2在集熱管板面上水平設置，雙層透明玻璃直通真空管太陽能集熱器件垂直懸置安裝。如加配二維反射鏡板，其曲面設計原理為使反射光匯聚成一水平光斑線，並使得由於太陽高度變化引起的反射光匯聚光斑線的變動落在反射吸收翅條板的長度範圍內。
圖6所示為本實用新型實施例之三的局部結構示意翅條板2在集熱管板垂直方向的分布密度為80個/米；翅條板2與集熱管板1之間的α銳夾角設為55°，以調節地理緯度角與太陽緯度角之和為55°時集熱器件對入射光輻射的接收角；另外，翅條板2的面板與底板是一體製成，採用如圖10所示的板金彎邊成形加工方法製成，面板21從底板22的一個端部連出，由1個底板與1個面板相連接，每米長度上1個底板與80個面板相連接。翅條板2與集熱管板1均採用鋁製件，另外，翅條板2與集熱管板1的固接是前者的底板經壓力加工(如滾壓)正單面連接在集熱管板1的板面上，正、反全部工作表面經Al-N-Al太陽能選擇性吸收塗層處理，而且如圖所示，翅條板2在集熱管板面上以水平線為準逆時針旋轉一β角度(例如8°)設置，透明單層玻璃單通真空管太陽能集熱器件垂直懸置安裝。
圖8所示為本實用新型實施例之四的局部結構示意翅條板在集熱管板垂直方向的分布密度為120個/米；翅條板2與集熱管板1之間的α銳夾角設為62°，以調節地理緯度角與太陽緯度角之和為62°時集熱器件對入射光輻射的接收角；另外，翅條板2的面板與底板是一體製成，採用如圖13所示的板金彎邊成形加工方法成形，1個底板與2個面板相連接；或如圖14所示的板金彎邊成形加工方法成形，左右兩部經中縫焊接後面板從底板端部以外的的中間處連出。翅條板2採用鋁製件，集熱管板1採用銅製件，另外，翅條板2與集熱管板1的固接是前者的底板經壓力加工(如滾壓)正單面連接在集熱管板1的翼片板面上，然後將翼片的脹孔與兩根集熱管1相脹套連接，兩根集熱管為在雙層玻璃真空管底端處連通的「U」型管。翅條板2在集熱管板面上水平設置，正、反全部工作表面經陽極氧化電解著色太陽能選擇性吸收化學鍍層處理，雙層透明玻璃單通真空管太陽能集熱器件同上所述垂直懸置安裝。
透明玻璃真空管太陽能集熱器件的工作過程如下當日光及反射鏡板上的反射光輻射經透明玻璃真空管3後，被集熱管板1上正反兩個面上工作板面的翅條板2的面板21與底板22吸收—反射—再吸收，輻射經多次反射幾乎達到被全部吸收後，能量吸收率近似等於1，採集的熱量經翅條板傳遞至其底板22與集熱管板1的連接處，並加熱集熱管板內的工作介質，如此經傳熱循環將太陽能轉換成熱能輸出。
權利要求1.一種玻璃真空管太陽能集熱器件，包括集熱管板、透明玻璃真空管、封蓋，其特徵在於，還包括多個沿透明玻璃真空管軸向設置的翅條板，所述的翅條板包括一底板和與之相連的面板，該翅條板通過其底板與該集熱管板面固接，並且該翅條板面板與該集熱管板面形成一夾角。
2.根據權利要求1所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，述的翅條板的面板與該集熱管板面之間的銳夾角介於10～90°之間。
3.根據權利要求1或2所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，所述的翅條板的面板與底板之間連接是1個底板與1個或1個以上的面板相連接。
4.根據權利要求3所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，所述的翅條板的底板與其面板可以是一體製成或是分體連接製成。
5.根據權利要求1所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，所述的翅條板的面板可以是從其底板的端部連出或是從其底板端部以外的其他部分連出。
6.根據權利要求1或2所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，所述的翅條板沿該集熱管板垂直方向的分布密度介於20～2500個/米之間。
7.根據權利要求1或2所述的玻璃真空管太陽能集熱器件，其特徵在於，所述的翅條板底板與集熱管板的固接，系正單面或正反雙面採用焊接、或粘接、或用壓力加工連接。
8.根據權利要求1或2所述的玻璃真空管太陽能集熱器件其特徵在於，所述的翅條板在集熱管板面上最好是水平設置。
專利摘要本實用新型涉及一種透明玻璃真空管太陽能集熱器件，包括集熱管板、透明玻璃真空管、封蓋，其特徵在於，還包括多個沿玻璃真空管軸向設置的翅條板，所述的翅條板包括一底板和與之相連的面板，該翅條板通過其底板與該集熱管板面固接，並且該翅條板面板與該集熱管板面形成一夾角。由於懸置式透明玻璃真空管太陽能集熱器件的採光面上分布著多個與集熱管板面帶一定夾角的平行輻射吸收翅條板，使垂直懸置安裝時得能量的吸收率近似為1，集熱器件僅需作較小的傾角調整或不作調整，並增加了與建築物相結合的和諧性，避免了散熱與傳熱上的不利影響，使光能的採集與熱量的傳遞比現有方法達到更好的效果。
文檔編號F24J2/48GK2558931SQ02264999
公開日2003年7月2日 申請日期2002年6月24日 優先權日2002年6月24日
發明者潘戈 申請人:潘戈