專利名稱：太陽能加熱裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱交換領域，尤其涉及一種耐壓并且安全的太陽能換熱器。
背景技術：
普通的太陽能加熱裝置是由太陽能集熱器和與之流體連通的儲水箱等構(gòu)成，水直 接充滿在太陽能集熱器和儲水箱中，并通過太陽光的照射循環(huán)加熱，由于水直接容納在太 陽能集熱管內(nèi)，而通常的集熱管都是玻璃或樹脂材料，因此這種熱水器承壓能力較差，并且 因為集熱管與水直接接觸，在冬季氣溫降低時，集熱管中的水會結(jié)冰導致集熱管凍裂。為了克服上述缺陷，近幾年本領域普遍采用熱管技術，使得傳統(tǒng)熱水器的性能取 得了較大的進步。這種熱管式太陽能加熱裝置將傳統(tǒng)熱水器的集熱管和水箱之間流體隔 離，通過熱管在兩者之間傳遞熱量，具體是將熱管組成集熱器，熱管的另一端插入水箱，或 者多支熱管的位于儲水箱內(nèi)的一端連接形成冷凝管束，這樣熱管成為一封閉的熱循環(huán)系 統(tǒng)。由于這樣的結(jié)構(gòu)熱管式太陽能加熱裝置獲得了很高的熱效率。后來，為了提高玻璃熱管承壓小的缺點，有人將熱管采用銅管制造，管內(nèi)充滿蒸發(fā) 防凍液等工質(zhì)傳導熱量，這樣熱管的承壓能力提高了，但是銅管的造價很高，并且，其內(nèi)部 的工作介質(zhì)一旦泄漏，將造成熱水器水質(zhì)的污染，危害到用戶的健康安全。所有集熱管均采 用并聯(lián)方式，采用大水箱出能。這樣，加熱介質(zhì)只能慢升溫，無法迅速獲得需要的工作溫度 熱媒，限制了太陽能加熱裝置的應用領域。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型要提供一種耐壓安全的太陽能換熱器， 能夠迅速獲得較高的出水溫度，以滿足不同熱能轉(zhuǎn)換的需要。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案—種太陽能加熱裝置，至少一個空心的太陽能集熱管(2)，在太陽能集熱管(2)的 內(nèi)腔中插有分支管(3)，分支管(3)通過位于其下游側(cè)的熱水管(5)與熱交換器(7)流體連 通，熱交換器(7)的下游側(cè)通過冷水管(6)與分支管(3)流體連通，熱交換器(7)、分支管 (3)、熱流管(5)、冷流管(6)組成的熱交換流路內(nèi)充滿導熱流體。進一步，還包括集液管(4)，所述至少一個分支管(3)均與集液管(4)流體連通并 通過集液管(4)分別與其上游側(cè)的冷水管(6)和其下游側(cè)的熱水管(5)流體連通。進一步，在分支管(3)與太陽能集熱管(2)的管壁之間充滿導熱介質(zhì)(9)。進一步，集熱管(2)是兩端開口，分支管(3)是直形管，每個直形管通過集熱管(2) 的兩開口貫穿集熱管⑵的內(nèi)腔、并且相互之間首尾串聯(lián)在一起。進一步，包括連接到熱交換器(7)的散熱器(101)，這樣散熱器(101)就可以對其 周圍空間加熱，或通過熱交換制冷，具有與之流體密封連接的傳熱介質(zhì)導入管(102)和傳 熱介質(zhì)導出管(103)。進一步，所述導熱介質(zhì)(9)是導熱膠或?qū)岱?、導熱油等。[0013]進一步，所述熱水管(5)、冷水管(6)、集液管(4)和分支管(3)是鋁管、鋁合金管、 鐵管、銅管、不銹鋼管、塑料管或陶瓷管等。進一步，所述熱水管(5)、冷水管(6)和分支管(3)是鋁管或鋁合金管。進一步，所述熱水管(5)、冷水管(6)均通過可拆卸的接頭分別與熱交換器(7)和 集液管⑷連接。進一步，集液管(4)與分支管(3)固定連接。本發(fā)明的優(yōu)點和效果是不需熱管、制造成本低，承壓能力高，導熱性能好，熱效率 高，特別是通過集熱管的串聯(lián)能迅速獲得較高的出水溫度，滿足不同熱交換需要?？朔爽F(xiàn) 有關聯(lián)加熱管不能實現(xiàn)快速加熱的缺點，擴大了太陽能集熱管的應用范圍。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是實施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的精神作進一步詳細地描述如圖所示，太陽能加熱裝置包括傳統(tǒng)的儲液箱1和空心并一端開口的太陽能集熱 管2，還包括插入到對應的太陽能集熱管2空腔內(nèi)的分支管3，多個分支管3通過大口徑的 集液管4相互連通，集液管4 一端與熱流管5連通、另一端與冷流管6連通；熱流管5的另 一端和冷流管6的另一端分別流體連通到熱交換器7的兩端。為了提高熱能的使用效率，在分支管3與太陽能集熱管2的管壁之間充滿導熱介 質(zhì)9，導熱介質(zhì)優(yōu)選為發(fā)泡導熱膠或?qū)岱?，既能起到熱傳導作用，又能緩沖分支管3與太 陽能集熱管2不同膨脹收縮而產(chǎn)生的力。太陽能集熱管2優(yōu)選為真空玻璃管；分支管3為耐高壓管，可以是金屬或非金屬(導熱塑料、陶瓷)的。該太陽能加熱裝置的工作過程如下分支管3、熱流管5、冷流管6、集液管4和熱 交換器7組成的基本封閉的換熱系統(tǒng)內(nèi)充滿導熱介質(zhì)，太陽能集熱管2吸收光能并將其轉(zhuǎn) 化為熱能，進而將熱能傳導給位于其內(nèi)腔中的分支管3，分支管3內(nèi)的液體受熱溫度升高并 向上流入到集液管4內(nèi)，熱水通過熱流管5流入到熱交換器7內(nèi)，熱交換器7冷卻后的液體 通過冷流管6流入到集液管4，進而分流到每個分支管3內(nèi)，如此循環(huán)不斷。為了便于系統(tǒng)的安裝，熱流管5的兩端分別通過可拆卸的接口 71、73與集液管4 和熱交換器7連接，冷流管6的兩端分別通過可拆卸的接口 72、74分別與集液管4和熱交 換器7連接；集液管4與分支管3可以是可拆卸的連接，也可以是固定(不可拆)連接以便 于系統(tǒng)裝配。本實用新型中也可以不設置集液管4，而將分支管3直接與熱流管5連接。實施例二
4[0032]如圖2所示，該實施例中的其它結(jié)構(gòu)與實施例一中的相同，區(qū)別在于該實施例中 沒有設置集液管4，并且各個位于集熱管2空腔內(nèi)的分支管3是U形管，每個U形管首尾相 接、相互串聯(lián)在一起，其中位于最上游側(cè)的U形管出口端與熱交換器7的入口相連，位于最 下游側(cè)的U形管的入口端與熱交換器7的出口相連。這樣，熱交換器7和分支管3內(nèi)的流 體順序流過每一個分支管以被高效地加熱。采用該串聯(lián)式形式的集熱器可以獲得100攝氏度以上的出口溫度。實施例三如圖3所示，該實施例中的其它結(jié)構(gòu)與實施例二中的相同，區(qū)別在于集熱管2是兩 端開口的筒狀，分支管3是直形管，每個直形管通過集熱管2的兩開口貫穿集熱管2的內(nèi) 腔、并且相互首尾相接、串聯(lián)在一起。實施例四如圖4所示，該實施例中的其它結(jié)構(gòu)與實施例二中的相似但又不同，區(qū)別在于集 熱管2內(nèi)部與分支管3流體連通，分支管3不是連續(xù)的，而是斷開的，如圖4中所示，分支管 3的流體入口端位于一集熱管2的開口附近，分支管3的流體出口端位于流體下游側(cè)集熱管 2的管下部，甚至管底部，這樣前后分支管3流體串聯(lián)連接。實施例五如圖5所示，該實施例是分別對實施例1-3進行改進，該實施例的其它結(jié)構(gòu)與實施 例一、二、三、四分別相同，區(qū)別在于熱交換器7中的熱量進一步傳遞到散熱器101并通過熱 泵對周圍環(huán)境加熱或制冷。具有與之流體密封連接的傳熱介質(zhì)導入管102和傳熱介質(zhì)導出 管 103。在熱交換器7的內(nèi)部設置集熱管路104分別與所述傳熱介質(zhì)導入管102和傳熱介 質(zhì)導出管103流體密封連接，該集熱管路104相對于導入管102和傳熱介質(zhì)導出管103增 大傳熱介質(zhì)與熱交換器7內(nèi)部流體的接觸面積。該實施例可以擴大太陽能的應用領域，適于在節(jié)能建筑中使用，具有節(jié)能、便于安 裝的特點。當然，在本實用新型構(gòu)思的啟示下，本領域技術人員可以根據(jù)公知常識對耐壓式 太陽能換熱器的結(jié)構(gòu)進行合理的改變，不一定局限于本發(fā)明的實施例。
權利要求一種太陽能加熱裝置，包括至少一個空心的太陽能集熱管(2)，其特征在于，在每個太陽能集熱管(2)的內(nèi)腔中插有分支管(3)，分支管(3)通過位于其下游側(cè)的熱流管(5)與熱交換器(7)流體連通，熱交換器(7)的下游側(cè)通過冷流管(6)與分支管(3)流體連通，熱交換器(7)、分支管(3)、熱流管(5)、冷流管(6)組成的熱交換流路內(nèi)充滿導熱流體。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能加熱裝置，其特征是，太陽能加熱裝置還包括集液管 (4)，所述分支管(3)均與集液管(4)流體連通并通過集液管(4)分別與其上游側(cè)的冷流管(6)和其下游側(cè)的熱流管(5)流體連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能加熱裝置，其特征是，分支管(3)是U形管，相鄰的U 形管首尾相接、相互串聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能加熱裝置，其特征是，分支管(3)與太陽能集熱管⑵ 流體連通，分支管(3)的流體入口端位于一集熱管(2)的開口附近，分支管(3)的流體出口 端位于下游側(cè)集熱管(2)的管下部，相鄰分支管(3)流體串聯(lián)連接。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的太陽能加熱裝置，其特征是，在分支管(3)與太陽能 集熱管(2)的管壁之間充滿導熱介質(zhì)(9)。
6.根據(jù)權利要求5所述的太陽能加熱裝置，所述導熱介質(zhì)(9)是導熱膠或?qū)岱邸?br> 7.根據(jù)權利要求1所述的太陽能加熱裝置，其特征是，集熱管(2)是兩端開口的筒狀， 分支管(3)是直形管，每個直形管通過集熱管(2)的兩開口貫穿集熱管(2)的內(nèi)腔、并且 相互之間首尾串聯(lián)在一起。
8.根據(jù)權利要求1所述的太陽能加熱裝置，其特征是，進一步包括連接到熱交換器(7) 的散熱器(101)和與散熱器(101)流體密封連接的傳熱介質(zhì)導入管(102)和傳熱介質(zhì)導出 管(103)。
9.根據(jù)權利要求8所述的太陽能加熱裝置，其特征是，在熱交換器(7)的內(nèi)部設置集 熱管路(104)分別與所述傳熱介質(zhì)導入管(102)和傳熱介質(zhì)導出管(103)流體密封連接， 該集熱管路(104)相對于導入管(102)和傳熱介質(zhì)導出管(103)增大傳熱介質(zhì)與熱交換器(7)內(nèi)部流體的接觸面積。
專利摘要本實用新型提供一種太陽能熱水器，包括儲水箱(1)和至少一個空心的太陽能集熱管(2)，在太陽能集熱管(2)的內(nèi)腔中插有分支管(3)，分支管(3)通過位于其下游側(cè)的熱水管(5)與熱交換器(7)流體連通，熱交換器(7)的下游側(cè)通過冷水管(6)與分支管(3)流體連通，熱交換器(7)位于儲水箱(1)內(nèi)，在熱交換器(7)的壁上開有壓力平衡孔(8)；分支管(3)、熱水管(5)、熱交換器(7)、冷水管(6)組成的熱交換流路內(nèi)充滿水。不需熱管、制造成本低，承壓能力高，導熱性能好，無污染。
文檔編號F24J2/24GK201652858SQ200920164109
公開日2010年11月24日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權日2008年10月6日
發(fā)明者高瑞安 申請人:高瑞安