專利名稱：太陽能真空玻璃集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及可再生能源---太陽能光熱領(lǐng)域和建筑材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于太陽能熱水器、太陽能空調(diào)器中的一種具有光熱轉(zhuǎn)換功能的太陽能真空玻璃集熱器。
背景技術(shù)：
太陽能與建筑一體化是人們在利用太陽能方面所構(gòu)思的一個(gè)良好愿景，經(jīng)過20多年的研究、開發(fā)、攻關(guān)的歷程，太陽熱能應(yīng)用與建筑結(jié)合取得了明顯進(jìn)展。
目前，廣泛應(yīng)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，在與建筑一體化結(jié)合的過程中都有不盡人意之處。平板型雖然在形式上與建筑物具有較好的結(jié)合優(yōu)勢，但因集熱器受熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射的影響熱損失較大，只能在較低溫區(qū)運(yùn)行，應(yīng)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(qū)運(yùn)行，卻因外形龐大、構(gòu)件復(fù)雜，在太陽能與建筑一體化的過程中比較難有建樹。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有建筑材料功能和吸收太陽熱能的雙重功能、單位面積內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換效率高、真空絕熱、熱量損耗少、節(jié)約能源、性能可靠、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高的太陽能真空玻璃集熱器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型包括由鋼化玻璃或高硼硅玻璃制成的上層玻璃、下層玻璃和玻璃邊框，上層玻璃、下層玻璃和玻璃邊框經(jīng)熔合并通過真空抽氣管構(gòu)成真空腔，在真空腔內(nèi)的上層玻璃和下層玻璃之間設(shè)有起支撐作用的玻璃支柱，在真空腔內(nèi)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，特征是在上層玻璃上加工有進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔，熱管的進(jìn)口安裝在進(jìn)口熱交換孔內(nèi)，熱管的出口安裝在出口熱交換孔內(nèi)，熱管的進(jìn)口和出口分別通過外部循環(huán)管道與換熱器連接，構(gòu)成分離式熱管系統(tǒng)。
熱管的進(jìn)口和出口均為陶瓷接頭，熱管的進(jìn)口和出口均通過金屬波紋管與熱管管身連接。
在進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔的外側(cè)均安裝有起加固進(jìn)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(hù)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凈膜。
本實(shí)用新型由于將超薄熱管集熱板設(shè)計(jì)在真空玻璃的真空腔內(nèi)，因而具有建筑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，對于一座住宅樓來說，利用外墻就可為整座大樓的居民提供80％的熱水用量。同時(shí)，還可以為室內(nèi)采暖、太陽能空調(diào)提供大量的中、高溫?zé)嵩矗磕昕梢怨?jié)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墻體，節(jié)省建筑費(fèi)用，在保持屋內(nèi)溫度，防止過多陽光進(jìn)入屋內(nèi)等方面與普通建筑外墻并無區(qū)別。
本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、在太陽光熱轉(zhuǎn)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(yōu)點(diǎn)，這主要表現(xiàn)在以下方面單位面積內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換效率高；高真空絕熱，熱量的損耗少，性能可靠，可以節(jié)約大量能源；材質(zhì)采用鋼化玻璃或高硼硅玻璃，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；采用熱管傳熱并對熱管進(jìn)行高度模塊化集成，因而總的熱效率高；2、在建筑一體化方面，產(chǎn)品本身就是建筑用材料，和建筑物具有天然的結(jié)合優(yōu)勢，是建筑物中陽臺(tái)護(hù)欄、窗戶下的墻體、屋頂、朝南、西玻璃幕墻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筑中廣泛使用；3、進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔布置在玻璃平面上，這種設(shè)計(jì)使得本實(shí)用新型可以配合其它中空玻璃一道構(gòu)筑玻璃幕墻，能在建筑中廣泛使用，并且安裝與維護(hù)非常方便。這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于有足夠的對稱空間以供用技術(shù)措施來處理玻璃與金屬封接的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定問題；4、進(jìn)口熱交換孔、出口熱交換孔和低熱導(dǎo)率的陶瓷接頭用低熔點(diǎn)封接玻璃進(jìn)行封接，起到了隔熱作用避免了高溫對玻璃焊縫的熱沖擊。陶瓷接頭是經(jīng)陶瓷金屬化后與可伐金屬管焊接而成的一種高密封接頭，其特點(diǎn)是抗腐蝕，高密封、高強(qiáng)度，有利于和外部的循環(huán)管連接；采用絕熱陶瓷在玻璃和金屬之間進(jìn)行過渡封接，提高了封接強(qiáng)度；5、提高了產(chǎn)品熱穩(wěn)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(dǎo)的地方，金屬保護(hù)套的重要作用是在熱交換孔周邊設(shè)置了一個(gè)較高的溫度區(qū)域，對熱交換孔形成了一道熱驟變緩沖屏障，避免溫度在玻璃焊縫附近產(chǎn)生突變，這樣可以更加有效地保護(hù)玻璃焊縫不受溫度驟變的熱沖擊，提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性；6、陶瓷接頭與熱管管身的焊接采用金屬波紋管作為熱膨脹補(bǔ)償裝置，這種設(shè)計(jì)可以消除集熱板受熱膨脹時(shí)所產(chǎn)生的不良應(yīng)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采用懸掛裝置定位，即在超薄集熱板上布有若干個(gè)較大的懸掛定位孔，定位孔中的支撐柱是直徑較大的高硼硅玻璃或絕熱陶瓷柱，用陶瓷纖維墊片將集熱器夾緊后，利用真空玻璃的受壓特性將超薄熱管集熱板懸掛定位于玻璃壁上，使集熱板處于彈性狀態(tài)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，由于本實(shí)用新型整體熱效率高，因此在作為外墻或者屋頂大面積使用時(shí)，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(lán)色、黑色等，以提高產(chǎn)品的裝飾性，使建筑物保持傳統(tǒng)的色彩。這可為房地產(chǎn)開發(fā)商、建筑設(shè)計(jì)者賦予廣闊的色彩想象空間，使建筑物呈現(xiàn)出色彩斑斕的和諧之美。
本實(shí)用新型與換熱器之間采用雙溫循環(huán)熱交換方式。雙溫循環(huán)熱交換是通過吸熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的，吸熱介質(zhì)始終在集熱板與熱交換器加套之間形成的閉合系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，介質(zhì)利用熱虹吸原理或強(qiáng)制循環(huán)方式將熱能傳到熱交換器將水加熱。循環(huán)介質(zhì)為特殊的防凍、防腐溶液可在-30至300度的環(huán)境中正常運(yùn)行，即使在北方最冷的天氣里都能保證管道不會(huì)爆裂，適宜南方和北方廣大地區(qū)使用。本實(shí)用新型的真空腔內(nèi)的真空度保持5*10-4p，并采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(shí)用新型兼具平板型和真空熱管型太陽能集熱器優(yōu)點(diǎn)，是一種既能與建筑物有機(jī)結(jié)合，又易于被建筑設(shè)計(jì)者、開發(fā)商、樓房擁有者普遍接受的功能性建筑材料。


圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的分解圖；圖3為螺旋式熱管集熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為螺旋式熱管集熱板在真空腔內(nèi)的懸掛定位圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本實(shí)用新型包括由鋼化玻璃或高硼硅玻璃制成的上層玻璃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(jīng)熔合并通過真空抽氣管15構(gòu)成真空腔6，在真空腔6內(nèi)的上層玻璃8和下層玻璃11之間設(shè)有起支撐作用的玻璃支柱9，在真空腔6內(nèi)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(jìn)口熱交換孔14和出口熱交換孔13，熱管3的進(jìn)口1安裝在進(jìn)口熱交換孔14內(nèi)，熱管3的出口12安裝在出口熱交換孔13內(nèi)，熱管3的進(jìn)口1和出口12分別通過外部循環(huán)管道與換熱器連接，構(gòu)成分離式熱管系統(tǒng)。
熱管3的進(jìn)口1和出口12均為陶瓷接頭，熱管3的進(jìn)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(jìn)口熱交換孔14和出口熱交換孔13的外側(cè)均安裝有起加固進(jìn)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(hù)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凈膜16。
權(quán)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硅玻璃制成的上層玻璃(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(jīng)熔合并通過真空抽氣管(15)構(gòu)成真空腔(6)，在真空腔(6)內(nèi)的上層玻璃(8)和下層玻璃(11)之間設(shè)有起支撐作用的玻璃支柱(9)，在真空腔(6)內(nèi)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)，其特征在于在上層玻璃(8)上加工有進(jìn)口熱交換孔(14)和出口熱交換孔(13)，熱管(3)的進(jìn)口(1)安裝在進(jìn)口熱交換孔(14)內(nèi)，熱管(3)的出口(12)安裝在出口熱交換孔(13)內(nèi)，熱管(3)的進(jìn)口(1)和出口(12)分別通過外部循環(huán)管道與換熱器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于熱管(3)的進(jìn)口(1)和出口(12)均為陶瓷接頭，熱管(3)的進(jìn)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(quán)利要求1或2所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于在進(jìn)口熱交換孔(14)和出口熱交換孔(13)的外側(cè)均安裝有起加固進(jìn)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(hù)套(2)。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于在超薄集熱板(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(quán)利要求4所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于固定在懸掛定位柱(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(quán)利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于在超薄集熱板(5)表面鍍有太陽能選擇性吸收鍍膜(7)。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能真空玻璃集熱器，其特征在于在下層玻璃(11)的朝陽玻璃表面上鍍有玻璃增透膜或自潔凈膜(16)。
專利摘要本實(shí)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(gòu)成真空腔，放置在真空腔內(nèi)的熱管固定在超薄集熱板上，特征是在上層玻璃上加工有進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔，熱管的進(jìn)口、出口分別安裝在進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔內(nèi)，熱管通過外部循環(huán)管道與換熱器連接，構(gòu)成分離式熱管系統(tǒng)。熱管的進(jìn)口和出口均為陶瓷接頭，并通過金屬波紋管與熱管管身連接。在進(jìn)口熱交換孔和出口熱交換孔的外側(cè)均安裝有金屬保護(hù)套。本實(shí)用新型兼具平板型和真空熱管型太陽能集熱器優(yōu)點(diǎn)，并還具有建筑材料功能和吸收太陽熱能的雙重功能、單位面積內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換效率高、真空絕熱、熱量損耗少、節(jié)約能源、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/04GK2861875SQ20062003893
公開日2007年1月24日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者吳艷頻, 吳昊 申請人:吳艷頻