一種超薄熱管太陽能集熱器的製作方法
2023-10-11 19:34:09 2
專利名稱：一種超薄熱管太陽能集熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於太陽能光熱產品的太陽能熱管集熱器，其特徵是厚度超薄、
可以被彎曲和摺疊、可以與受熱器(如，貯水箱)分體安放、可以實現與建築物的完全一體 化。
背景技術：
太陽能集熱器是太陽能光熱產品(如，太陽能熱水器)的最重要部件之一，負責把 太陽光能轉化為熱能。目前市場上的太陽能集熱器主要有平板型、真空管型和熱管真空管 型，但均具有一系列結構性缺陷。比如，平板集熱器的光熱轉換效率偏低、熱洩漏偏高。真 空管集熱器存在易洩漏、易破碎、熱洩漏偏高和採光面積利用度低的缺點。真空管熱管集熱 器則存在易洩漏、易破碎和採光面積利用率低的缺點。上述三種太陽能集熱器還都具有厚 度過大(> 100mm)、無法與受熱器(如，貯水箱)分體安放、不易與建築物實現一體化、影響 市容觀瞻等共性的缺點。這些缺點已經成為進一步推廣使用太陽能光熱產品，特別是太陽 能熱水器產品，的主要障礙。
發明內容
本發明的目的是提供一種適用於太陽能光熱產品的、能夠與建築物實現完全一體 化的太陽能集熱器。 該集熱器基於熱管工作原理，通過其液態工質的物態變化吸收並傳輸熱量。該液 態工質被吸附在一安裝在一扁平透明封裝袋內的輸液板中。藉助該輸液板所提供的毛細驅 動力，該液態工質可以被均勻地輸送到該集熱器的各個角落。輸液板吸收投射其上的光線 並將其轉化為熱能。該熱能將吸附在輸液板孔隙中的液態工質蒸發並轉化為液-氣相變潛 熱。生成的氣相工質在壓力梯度的驅動下流向一置於受熱器(如，貯水箱)內的換熱器，並 在那裡冷凝並釋放出相變潛熱。相變潛熱被受熱器吸收。生成的液態工質在重力的作用下 或在壓力泵的驅動下流回輸液板。 由於該集熱器可以採用柔性材料製造並利用毛細現象輸送和分配液態工質，它不 僅具有超薄的特點，而且可以在彎曲和摺疊狀態下正常工作。另一方面，由於該集熱器採用 熱管工作原理，它可以與受熱器分體安放，並能起到熱二極體的作用，從而能有效地阻止受 熱器內熱量的洩漏。因此，傳統太陽能集熱器體積龐大、採光面積利用率低、熱洩漏偏高、易 破碎、不易與建築物實現一體化，影響市容觀瞻等一系列缺點都可以被本發明一一克服。利 用本發明的技術特徵可以開發出一系列新型太陽能光熱產品，如太陽能光熱幕牆、太陽能 光熱屋面和超輕薄板太陽能熱水器。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1是超薄熱管太陽能集熱器的示意剖面圖。
圖2是本發明的實施例之一 太陽能光熱幕牆，a)背貼式、b)夾層式。
圖3是本發明的實施例之二 太陽能光熱屋面。
圖4是本發明的實施例之三超輕薄板太陽能熱水器。
具體實施例方式
圖1給出超薄熱管太陽能集熱器100的示意剖面圖。它由透明封裝袋ioi，被封裝其內的輸液板102、液態工質103和氣態工質104，以及連接管105和換熱器106構成。通過排除其內部的非揮發性氣體，透明封裝袋101為輸液板102和液態工質103提供了必需的真空或低壓強工作環境。輸液板102由多孔隙材料製成，其中包含的毛細管可以吸附液態工質103並將其在輸液板上均勻地分布開來。在給定材料的條件下，輸液板102的厚度決定了其輸送液態工質103的速率，其厚度一般在一到數毫米之間。輸液板102的顏色可以被塗成黑色以利於吸收太陽光。輸液板102上開有若干通向連接管105的溝槽(未示出)以利於氣態工質104的傳輸。液態工質103是一種在真空或低壓強條件下具有較低汽化溫度的液態物質。 超薄熱管太陽能集熱器100的工作原理如下太陽光透過封裝袋101被輸液板102吸收轉化為熱能並傳遞給被吸附在其孔隙內的液態工質103。在低壓強狀態下，受熱液態工質103蒸發轉變為氣態工質104，同時此熱能轉化為液-氣相變潛熱。在輸液板102的毛細現象驅動下，上述局部蒸發的液態工質被迅速補充。生成的氣相工質104在壓力梯度的驅動下沿輸液板上的溝槽通過連接管105流向插入一受熱器(未示出)的換熱器106並在那裡冷凝為液態工質103，同時釋放出相變潛熱。釋放出的相變潛熱被受熱器吸收。生成的液態工質103在重力的作用下或在壓力泵的驅動下通過連接管105流回到輸液板102。
換熱器106與輸液板102的相對位置決定了冷凝液態工質103的回流方式。如果換熱器106的位置高於輸液板102，液態工質103可在重力的作用下自然回流。反之，必須使用壓力泵(未示出)將冷凝液態工質103強制輸送回輸液板103。選用適當長度和柔度的連接管105，受熱器(如，貯水箱)可以被安裝在距離超薄熱管太陽能集熱器100的任意位置。 透明封裝袋101和輸液板102均可以採用柔性材料製作。在這種條件下，超薄熱管太陽能集熱器100可以被彎曲和摺疊而不失去其功效。 需要指出的是，超薄熱管太陽能集熱器100與受熱器之間的熱傳遞是單向的，即
熱量只能從集熱器流向受熱器。當受熱器的溫度高於集熱器的溫度時(如在夜間)，它們之
間的熱傳遞就會被自動中止。這是因為熱量從受熱器向集熱器的傳遞需要有液態工質103
在換熱器106內的蒸發。但是換熱器106內不存在液態工質103。這一熱二極體特徵可以
有效地降低被受熱器(如，貯水箱)在夜間的熱洩漏。 下面給出超薄熱管太陽能集熱器100的幾個具體實施例。 實施例1 :太陽能光熱幕牆 使用強力膠將超薄熱管太陽能集熱器100固定在普通的幕牆玻璃201背面(圖2a)或夾持在中空幕牆玻璃202中間(圖2b)即可構成光熱幕牆200。需要注意的是要將連接管105牢固地固定在幕牆玻璃上。每塊光熱幕牆採集的熱量可以單獨輸出，也可以通過一根總匯熱管203匯集起來後再輸送到需要熱量的地方。
實施例2 :太陽能光熱屋面 如圖3所示，將超薄熱管太陽能集熱器100鋪裝在裸屋面301上，上面鋪蓋中空或蜂窩透明瓦片302，即構成光熱屋面300。透明瓦片302可以與臨近正常瓦片具有同樣的風格以增強美感。貯水器303(或其它受熱器)可以被安裝在光熱屋面300上方的屋面下。
實施例3 :超輕薄板太陽能熱水器 如圖4所示，將超薄熱管太陽能集熱器100安裝在隔熱層401和防護玻璃402中間，四周用金屬框架403固定，即構成超輕薄板太陽能熱水器400。它的特點是重量輕、厚度薄、可以與貯水箱分體安放。因此可以替代傳統太陽能熱水器被懸掛在陽臺的護欄上、向陽的牆面上、或安放在屋頂上。防護玻璃402也可以採用雙層結構，其夾層內部也可以充添氦氣或抽成真空，以增強隔熱效果。 需要強調指出的是，上面給出的具體實施例僅為方便闡述本發明之工作原理。實施者可以應用本發明之工作原理對上述具體實施例進行多種多樣的修改和細節完善。但所有如此產生的實施例變種都屬於本發明之工作原理的具體體現，因此亦被包含在本發明之權利要求書中所要求的權利範圍內。
權利要求
一種太陽能熱管集熱器，由透明封裝袋101，被封裝其內的輸液板102、液態工質103和氣態工質104，以及連接管105和換熱器106構成，其特徵是厚度超薄，具備熱二極體特性，可以與受熱器分體安放。
2. —種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是所述透明封裝袋101內部 的非揮發性氣體均被排除。
3. —種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是所述輸液板102由多孔隙 材料製成，其上開有利於氣態工質傳輸的溝槽。
4. 一種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是所述的透明封裝袋101和 輸液板102均可以採用柔性材料製造，因此可以在被彎曲和摺疊後仍然保持在工作狀態。
5 —種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是其可以被固定在普通幕牆 玻璃的背面或中空幕牆玻璃的夾層中構成太陽能光熱幕牆。
6. —種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是其可以被置於透明瓦片的 下面構成太陽能光熱屋面。
7. —種根據權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特徵是其可以被置於安裝有隔熱 層和防護玻璃的框架內構成超輕薄板太陽能熱水器。
全文摘要
一種用於太陽能光熱產品的太陽能熱管集熱器，其特徵是厚度超薄、可以被彎曲和摺疊、可以與受熱器(如，貯水箱)分體安放、可以實現與建築物的完全一體化。
文檔編號F24J2/32GK101776331SQ200910000620
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者劉偉傑 申請人:劉偉傑