CN203908081U - 直通集热管和太阳能集热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直通集热管和太阳能集热器，所述直通集热管包括玻璃真空管和硬质内管，硬质内管和玻璃真空管均为直通管，玻璃真空管管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管的内层玻璃为玻璃内管，玻璃内管表面涂布有选择吸收层，玻璃内管内部设置有硬质内管，硬质内管内还设置有填充体；太阳能集热器在上述集热管两端分别连通有高温主管和低温主管。这使得低温介质从内管低温口流入，高温介质从管高温口流出，高、低温介质不会相互影响，可以减少循环阻力；而且硬质内管内设置有填充体，这使得集热管内存储的传热介质变少，减少热量浪费。

Description

直通集热管和太阳能集热器

技术领域

本实用新型属于太阳能光热领域，具体的是涉及一种带填充体的直通集热管和安装有该集热管的太阳能集热器。

背景技术

太阳能集热器是太阳能光热应用的重要部件，其功能在于吸收太阳光热量，并且传递给内部的传热介质，例如水，防冻液等。

传统的太阳能集热器通常包括多个玻璃真空集热管。这种玻璃真空集热管是由双层玻璃制成的杯状结构，一端为封闭，另一端为开口。内、外层的玻璃分别形成内管和外管，内、外管之间为真空，内管上涂有选择吸收层，位于内管内部的空间为存储传热介质的空间。

以紧凑式太阳能热水器为例，其集热器工作时，集热管上的选择吸收层吸收太阳光的热量，并且传递给介质存储空间内的传热介质。加热后的高温介质密度变低向上运动，从集热管开口端进入上部的保温箱，并停留在保温箱的上层位置，同时保温箱下层的低温介质从集热管开口端流回集热管中，如此循环。

采用这种集热管，由于高温介质和低温介质会同时流经杯状结构的开口端，这会增加介质循环的阻力；而且由于集热管内始终存储有传热介质，这部分介质无法到达用户端使用，从而造成部分热量浪费，对于尺寸较大的集热管影响尤其明显。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种直通集热管，其具有独立的低温介质入口和高温介质出口，可以减少传热介质循环流动的阻力，而且在不改变集热管受热面积的条件下，减少集热管内存储的传热介质容量，减少热量浪费。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是：提供一种安装有上述集热管的太阳能集热器，可以减少传热介质循环流动的阻力，而且在不改变集热管受热面积的条件下，减少集热管内存储的传热介质容量，减少热量浪费。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

直通集热管，包括玻璃真空管和硬质内管，所述硬质内管和玻璃真空管均为直通管，玻璃真空管管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管的内层玻璃为玻璃内管，所述玻璃内管表面涂布有选择吸收层，玻璃内管内部的空间为介质空间，硬质内管设置在介质空间内；所述硬质内管内还设置有填充体，填充体***尺寸小于硬质内管内部尺寸，填充体与硬质内管之间设置有定位部件。

进一步的，所述定位部件为衔接件，所述衔接件两端分别与填充体和硬质内管固定连接。

进一步的，所述定位部件为设置在填充体侧面位置的定位支架，所述定位支架包括环形圈，所述环形圈上设置有至少三个弹性圈，所述弹性圈沿圆周均布，弹性圈的一部分抵靠在硬质内管内表面，另一部分抵靠在填充体外表面。

进一步的，所述硬质内管外径与玻璃内管的内径相适配。

进一步的，所述填充体为柱状结构，填充体两端为弧形结构；所述硬质内管与玻璃内管之间设置有集热管密封圈，所述硬质内管外表面靠近玻璃真空管两端的位置，分别设置有硬质内管凹槽，所述集热管密封圈设置在硬质内管凹槽内；所述硬质内管与玻璃内管之间，且位于玻璃真空管端部与集热管密封圈之间的位置还分别设置有保温部件。

太阳能集热器，包括高温主管、低温主管和至少一个直通集热管，所述直通集热管包括玻璃真空管和硬质内管，所述硬质内管和玻璃真空管均为直通管，玻璃真空管管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管的内层玻璃为玻璃内管，所述玻璃内管表面涂布有选择吸收层，玻璃内管内部的空间为介质空间，硬质内管设置在介质空间内；所述硬质内管内还设置有填充体，填充体***尺寸小于硬质内管内部尺寸，填充体与硬质内管之间设置有定位部件；所述硬质内管一端为内管高温口，另一端为内管低温口，内管高温口与高温主管的侧面连通，内管低温口与低温主管的侧面连通。

进一步的，所述内管高温口位置高于内管低温口。

进一步的，所述高温主管和低温主管侧面都开设有主管开口，所述主管开口连接设置有插接部，所述插接部内侧面设置有插接部凹槽，插接部凹槽内设置有插接密封圈；所述内管高温口插接于高温主管的插接部内，内管低温口插接于低温主管的插接部内，所述插接密封圈位于插接部内侧面与硬质内管外表面之间。

进一步的，所述插接部上设置有阀门。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型的直通集热管，低温介质可以从内管低温口流入，高温介质从管高温口流出，高、低温介质不会相互影响，可以减少循环阻力，而且由于硬质内管内设置有填充体，传热介质存储在硬质内管和填充体之间的狭小空间中，这使减少集热管内存储的传热介质，减少热量浪费。

采用本实用新型的太阳能集热器，低温介质可以从内管低温口流入，高温介质从管高温口流出，高、低温介质不会相互影响，可以减少循环阻力，而且由于硬质内管内设置有填充体，传热介质存储在硬质内管和填充体之间的狭小空间中，这使得集热管内存储的传热介质变少，减少热量浪费。

附图说明

图1是本实用新型的直通集热管一种实施例的示意图；

图2是本实用新型的直通集热管的填充体定位部件一种实施例的俯视示意图；

图3是本实用新型的太阳能集热器一种实施例的示意图；

图4是本实用新型的太阳能集热器，其集热器与高温主管连接处的放大示意图；

图中部件附图标记为：1-高温主管、12-管道出口、2-低温主管、22-管道进口、3-直通集热管、31-玻璃真空管、32-硬质内管、33-选择吸收层、34-硬质内管凹槽、35-集热管密封圈、36-玻璃内管、37-介质空间、38-内管高温口、39-内管低温口、4-泵、5-主管开口、51-插接部、52-插接部凹槽、53-插接密封圈、6-阀门、7-填充体、71-衔接件、72-定位支架、721-环形圈、722-弹性圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示：

直通集热管，包括玻璃真空管31和硬质内管32，所述硬质内管32和玻璃真空管31均为直通管，玻璃真空管31管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管31的内层玻璃为玻璃内管36，所述玻璃内管36表面涂布有选择吸收层33，玻璃内管36内部的空间为介质空间37，硬质内管32设置在介质空间37内；所述硬质内管32内还设置有填充体7，填充体7***尺寸小于硬质内管32内部尺寸，填充体7与硬质内管32之间设置有定位部件。

本实用新型的直通集热管，其外部的玻璃真空管31和内部的硬质内管32均为直通管，即是管的两端均为开口结构。直通集热管3管壁的内、外层玻璃之间为真空，因此可以有效的减少直通集热管3内的热量向外散失，玻璃内管36表面涂布有选择吸收层33，可以充分吸收太阳光热量。

所述硬质内管32用于存储传热介质，由于硬质内管32内还设置有填充体7，填充体7***尺寸小于硬质内管32内部尺寸，使得传热介质进入硬质内管32后，被挤压在填充体7和硬质内管32之间的狭小空间内。

这使得集热管吸收到的太阳光热量被更少的传热介质吸收，所以传热介质温度会更快升高，可以快速形成温差循环。此外，由于集热管中存储的传热介质始终无法到达用户端使用，在受热面积相同的情况下，本集热管比传统的集热管中存储的传热介质更少，所以可以减少热量浪费。

所述硬质内管采用直通管的结构使得低温介质流入和高温介质可以分别从不同的管口流入或流出，高、低温介质不会相互影响，可以减少循环阻力。

所述填充体7只要是***尺寸小于硬质内管32内部尺寸，即可在填充体7和硬质内管32之间形成存储介质的狭小空间，达到上述效果，例如填充体7可以是一个橄榄球形状。优选的可以是所述填充体7为柱状结构。采用柱状结构的填充体7，使其可以与硬质内管32的结构更好的配合，使传热介质分布更加均匀，所谓的柱状结构包括圆柱、棱柱等结构。

所述硬质内管32可以是任何具有较高强度且导热良好的材料，例如铜管、不锈钢管、氧化铝陶瓷管等。填充体7可以是实心结构，也可以是空心结构，采用空心结构时，填充体7内可以是真空状态，也可以充入惰性气体，降低其导热性；空心结构的填充体7两端可以设置为弧形结构，使其可以更好的承受内部压力。

所述填充体7与硬质内管32之间设置的定位部件是为了防止填充体7在硬质内管32内发生晃动。其实现方式可以是将填充体7固定连接的方式，例如：所述定位部件为衔接件71，所述衔接件71两端分别与填充体7和硬质内管32固定连接。如图1所示，衔接件71将填充体7和硬质内管32固定连接在一起。固定连接的方式可以是焊接、粘接等方式。

要防止填充体7在硬质内管32内发生晃动，也可以是填充体7与硬质内管32可拆卸的连接，例如：所述定位部件为设置在填充体7侧面位置的定位支架72，所述定位支架72包括环形圈721，所述环形圈721上设置有至少三个弹性圈722，所述弹性圈722沿圆周均布，弹性圈722的一部分抵靠在硬质内管32内表面，另一部分抵靠在填充体7外表面。

如图2和图3中中间的集热管，定位支架72可以是具有弹性的材料制成，例如钢丝。安装好后，环形圈721套设在填充体7***，三个弹性圈722上靠近环形圈721圆心的点所在的圆小于填充体7***尺寸，使弹性圈722可以抵靠压紧在填充体7外表面，同样的原理，三个弹性圈722远离环形圈721圆心的点所在的圆大于硬质内管32的内径，使弹性圈722可以抵靠压紧在硬质内管32内表面。弹性圈722沿圆周均布可以保障填充体7表面平衡受力，使填充体7处于硬质内管32中间位置。采用这种方式，填充体7可以在硬质内管32内方便的拆装。

本实用新型的直通集热管，优选的，可以是所述硬质内管32外径与玻璃内管36的内径相适配，使硬质内管32外表面与玻璃内管36内表面紧密接触，这样有利于选择吸收层33将热量尽快传递给硬质内管32和硬质内管32内的传热介质。

前述的几种实施方式中，如果硬质内管32外表面与玻璃内管36内表面之间存在较大的间隙，则可以在所述硬质内管32与玻璃内管36之间设置有集热管密封圈35，所述硬质内管32外表面靠近玻璃真空管31两端的位置，分别设置有硬质内管凹槽34，所述集热管密封圈35设置在硬质内管凹槽34内。

如图4所示，一方面集热管密封圈35可以对硬质内管32和玻璃真空管31的相对位置进行固定，防止硬质内管32在介质空间37内发生晃动，另一方面集热管密封圈35可以阻止玻璃内管36与硬质内管32之间的间隙内的空气向外流动，减少因此造成的热量损失。为了防止安装好的集热管密封圈35滑脱，可以在所述硬质内管32外表面设置与集热管密封圈35适配的凹槽，所述集热管密封圈35设置在凹槽内。

所述集热管密封圈35可以是任何常用的密封件，例如V型密封圈，为了安装方便，优选的可以是O型密封圈。

前述实施方式中，通过阻止玻璃内管36与硬质内管32之间的空气向外流动来避免热量损失，但会有一部分热量以热传递的方式从集热管密封圈35向外散失。为避免这个问题，优选的，还可以是所述硬质内管32与玻璃内管36之间，且位于玻璃真空管31端部与集热管密封圈35之间的位置还分别设置有保温部件351。

如图1和图4所示，所述保温部件351可以是能够承受真空管的温度，且具有保温隔热性能的材料，例如，超细玻璃棉、硅酸铝纤维棉等。

所述玻璃内管36与硬质内管32之间设置保温部件351后，不仅可以阻止玻璃内管36与硬质内管32之间的空气向外流动，而且可以防止热量以热传递方式从保温部件351流失。

太阳能集热器，包括高温主管1、低温主管2和至少一个直通集热管3，所述直通集热管3包括玻璃真空管31和硬质内管32，所述硬质内管32和玻璃真空管31均为直通管，玻璃真空管31管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管31的内层玻璃为玻璃内管36，所述玻璃内管36表面涂布有选择吸收层33，玻璃内管36内部的空间为介质空间37，硬质内管32设置在介质空间37内；所述硬质内管32内还设置有填充体7，填充体7***尺寸小于硬质内管32内部尺寸，填充体7与硬质内管32之间设置有定位部件；所述硬质内管32一端为内管高温口38，另一端为内管低温口39，内管高温口38与高温主管1的侧面连通，内管低温口39与低温主管2的侧面连通。

本实用新型的太阳能集热器，包括输送传热介质的高温主管1和低温主管2，还包括前述用于吸收太阳光热量的直通集热管3。

直通集热管3中的硬质内管32一端为内管高温口38，另一端为内管低温口39，内管高温口38与高温主管1的侧面连通，内管低温口39与低温主管2的侧面连通。直通集热管3吸收太阳光热量将传热介质加热后，利用温差循环或者强制循环的原理，高温介质可以从内管高温口38流入硬质内管32，然后进入储水箱等容器，同时低温介质可以从低温主管2流回各个内管低温口39，再进入直通集热管3中。

所谓的温差循环，是利用传热介质加热后密度变小自动上浮的原理实现介质循环。其实施方式可以是设置成所述内管高温口38位置高于内管低温口39。当直通集热管3内的介质例如水被加热后，高温水会自动上浮，从内管高温口38流入高温主管1中，同时低温水从低温主管2流回各个内管低温口39再次进入直通集热管3。

由于在硬质内管32内部设置了填充体7，传热介质进入硬质内管32后，被挤压在填充体7和硬质内管32之间的狭小空间内，这使集热管吸收到的太阳光热量被更少的传热介质吸收，所以传热介质温度会更快升高，从而更快的实现温差循环。

采用强制循环的方式，是利用泵的动力带动传热介质循环流动。其实施方式可以是所述低温主管2一端为封闭结构，另一端为管道进口22，所述高温主管1一端为封闭结构，另一端为管道出口12；所述管道进口22或管道出口12连接设置有泵4。如图3所示，启动泵4，即可促使传热介质从低温主管2流经直通集热管3，再流到高温主管1。泵4的工作方向要设置正确，例如在管道进口22设置的泵4需要向低温主管2管内输送；在管道出口12设置的泵4需要将介质从高温主管1向外抽。

所述的泵4可以是用于输送液体的泵，也可以是用于输送气体的泵。例如泵4为气泵的实施方式，太阳能集热器可以采用气体为传热介质，例如空气，氮气等。启动气泵可以使低温气体介质从低温主管2流经直通集热管3，吸收热量变成高温气体介质，再流到高温主管1，进而流入热交换设备或其他使用端。

所述高温主管1和低温主管2分别与硬质内管32的连通方式可以是任何常用的设置方式，例如焊接并且连通、通过螺纹连接并连通或者利用其他紧固件连接并连通，优选的还可以是以下实施方式：

所述高温主管1和低温主管2侧面都开设有主管开口5，所述主管开口5连接设置有插接部51，所述插接部51内侧面设置有插接部凹槽72，插接部凹槽72内设置有插接密封圈53；所述内管高温口38插接于高温主管1的插接部51内，内管低温口39插接于低温主管2的插接部51内，所述插接密封圈53位于插接部51内侧面与硬质内管32外表面之间。

采用这种实施方式，可以在高温主管1和低温主管2上方便的拆装直通集热管3。插接密封圈53可以保证插接处的密封效果，插接密封圈53设置在插接部凹槽72内，可以防止插接密封圈53滑动。

此外，为了便于对运行中的太阳能集热器进行维修，还可以在所述插接部51上设置有阀门6。

如图3和图4所示，阀门6可以单独控制每根插接部51的启闭，关闭对应的一对阀门6后，循环介质无法从这对插接部51处流出，然后进行此处的直通集热管3拆装或修理，不会出现介质泄漏的问题。

Claims (9)

1.直通集热管，其特征在于，包括玻璃真空管(31)和硬质内管(32)，所述硬质内管(32)和玻璃真空管(31)均为直通管，玻璃真空管(31)管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管(31)的内层玻璃为玻璃内管(36)，所述玻璃内管(36)表面涂布有选择吸收层(33)，玻璃内管(36)内部的空间为介质空间(37)，硬质内管(32)设置在介质空间(37)内；所述硬质内管(32)内还设置有填充体(7)，填充体(7)***尺寸小于硬质内管(32)内部尺寸，填充体(7)与硬质内管(32)之间设置有定位部件。 

2.如权利要求1所述的直通集热管，其特征在于，所述定位部件为衔接件(71)，所述衔接件(71)两端分别与填充体(7)和硬质内管(32)固定连接。 

3.如权利要求1所述的直通集热管，其特征在于，所述定位部件为设置在填充体(7)侧面位置的定位支架(72)，所述定位支架(72)包括环形圈(721)，所述环形圈(721)上设置有至少三个弹性圈(722)，所述弹性圈(722)沿圆周均布，弹性圈(722)的一部分抵靠在硬质内管(32)内表面，另一部分抵靠在填充体(7)外表面。 

4.如权利要求1所述的直通集热管，其特征在于，所述硬质内管(32)外径与玻璃内管(36)的内径相适配。 

5.如权利要求1所述的直通集热管，其特征在于，所述填充体(7)为柱状结构，填充体(7)两端为弧形结构；所述硬质内管(32)与玻璃内管(36)之间设置有集热管密封圈(35)，所述硬质内管(32)外表面靠近玻璃真空管(31)两端的位置，分别设置有硬质内管凹槽(34)，所述集热管密封圈(35)设置在硬质内管凹槽(34)内；所述硬质内管(32)与玻璃内管(36)之间，且位于玻璃真空管(31)端部与集热管密封圈(35)之间的位置还分别设置有保温部件(351)。 

6.太阳能集热器，包括高温主管(1)、低温主管(2)和至少一个直通集热管(3)，其特征在于，所述直通集热管(3)包括玻璃真空管(31)和硬质内管(32)，所述硬质内管(32)和玻璃真空管(31)均为直通管，玻璃真空管(31)管壁为封闭的双层玻璃结构，管壁的内、外层玻璃之间为真空，玻璃真空管(31)的内层玻璃为玻璃内管(36)，所述玻璃内管(36)表面涂布有选择吸收层(33)，玻璃内管(36)内部的空间为介质空间(37)，硬质内管(32)设置在介质空间(37)内；所述硬质内管(32)内还设置有填充体(7)，填充体(7)***尺寸小于硬质内管(32)内部尺寸，填充体(7)与硬质内管(32)之间设置有定位部件；所述硬质内管(32)一端为内管高温口(38)，另一端为内管低温口(39)，内管高温口(38)与高温主管(1)的侧面连通，内管低温口(39)与低温主管(2)的侧面连通。 

7.如权利要求6所述的太阳能集热器，其特征在于，所述内管高温口(38)位置高于内管低温口(39)。 

8.如权利要求6所述的太阳能集热器，其特征在于，所述高温主管(1)和低温主管(2)侧面都开设有主管开口(5)，所述主管开口(5)连接设置有插接部(51)，所述插接部(51)内侧面设置有插接部凹槽(52)，插接部凹槽(52)内设置有插接密封圈(53)；所述内管高温口(38)插接于高温主管(1)的插接部(51)内，内管低温口(39)插接于低温主管(2)的插接部(51)内，所述插接密封圈(53)位于插接部(51)内侧面与硬质内管(32)外表面之间。 

9.如权利要求8所述的太阳能集热器，其特征在于，所述插接部(51)上设置有阀门(6)。