專利名稱：太陽能透明保溫管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱管，特別是一種通過改善集熱管結(jié)構(gòu)達到能明顯提高太陽輻射能量利用率的集熱管，屬于太陽能運用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的太陽能“水銅熱管”集熱管和太陽能“U型管”集熱管均是通過無密封結(jié)構(gòu)處理的塑料蓋將其集熱段蓋裝在“真空玻璃”集熱管中，所述真空玻璃”集熱管為內(nèi)層外圓表面噴涂有金屬吸熱涂層的雙層真空玻璃管。由于，“真空玻璃集”熱管內(nèi)金屬涂層吸收的能量需通過內(nèi)層玻殼傳遞到管內(nèi)，增加了玻殼熱阻，再通過管內(nèi)空間的空氣以熱交換效率非常低的自然對流方式對水銅熱管的集熱段或U型管的集熱段加熱，雖現(xiàn)技術(shù)在玻璃管內(nèi)與熱管間增加了金屬導(dǎo)熱圈，分別與熱管(或U型管)外圓和玻殼內(nèi)圓相配合，而導(dǎo)熱圈與玻殼及相配熱管間的圓度、同心度、 直線性及加之公差要求，造成不能相互貼合緊密，其導(dǎo)熱圈只是起到增加熱交換面積的作用，仍需靠空氣傳熱，此使傳熱速率大大降低，金屬吸熱涂層的表面溫度大幅度提高。因太陽輻射能量的傳遞速率和集熱器的集熱效率，隨集熱器被照射表面溫度的升高而降低，造成對太陽輻射能量的吸收轉(zhuǎn)化效率即總體的熱效率降低，且涂層表面溫度越高則熱擴散損失也越大。現(xiàn)有“真空玻璃”集熱管的輻射吸收比α最大可達92%，基本已達極限值。因其內(nèi)層管外圓表面金屬吸熱涂層厚度受到金屬噴涂工藝的限制，就如同電鍍層厚存在的工藝問題一樣，層厚一大就會起皮脫落，所以現(xiàn)金屬吸熱涂層目視都可看見明顯透光現(xiàn)象卻無法解決彌補，故要將α值進一步提升的可能性已不大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服上述太陽能“水銅熱管”集熱管和太陽能“U型管” 集熱管的不足之處，設(shè)計一種能充分發(fā)揮集熱管的集熱效能，特別是適合“U型管”式和“熱管”式等類太陽能熱水器配裝使用，適合各地區(qū)安裝，且結(jié)構(gòu)合理，工藝簡單，易于大批量生產(chǎn)的高可靠度的太陽能透明保溫管。本實用新型的太陽能透明保溫管，其結(jié)構(gòu)主要包括導(dǎo)熱管、翅片、橡膠密封圈、抽排氣管、密封蓋、透明保溫管和反光膜片，所述抽排氣管鑲嵌在密封蓋上，所述橡膠密封圈安裝在密封蓋上，所述翅片安裝在導(dǎo)熱管的集熱段上，所述密封蓋安裝在導(dǎo)熱管的上部近翅片處，所述密封蓋將安裝有翅片的導(dǎo)熱管的集熱段封裝在透明保溫管內(nèi)。所述反光膜片粘貼在透明保溫管的背光面的外表面上，所述反光膜片選用鏡面鋁膜片或鏡面pet (滌綸)膜片。所述導(dǎo)熱管選用“熱管”或“U”型管。所述密封蓋選用單密封蓋或雙密封蓋，所述密封蓋選用酚醛(膠木)或增強尼龍或增強PP注塑加工。所述透明保溫管為太陽輻射能量能穿透保溫管殼體直接照射在用于收集輻射能量的翅片上的單層透明保溫管或雙層透明玻璃保溫管，所述透明保溫管外形截面選用圓形或張角圓形結(jié)構(gòu)，即在圓形兩邊外側(cè)設(shè)置升出的張角結(jié)構(gòu)。所述選用單層透明保溫管的安裝選用單密封蓋上鑲嵌的抽排氣管抽真空，實現(xiàn)單層殼體的真空密封保溫，所述單層透明保溫管選用塑料Pc或PMMO合金加工，或選用玻璃加工。所述選用Pc或PMMO合金的透明保溫管與密封蓋的安裝或選用塑料熱熔焊接工藝熔焊密封。所述翅片為中心對稱的圓弧形構(gòu)成的圓弧形翅片，所述圓弧形翅片選用雙面圓弧形翅片或單面圓弧形翅片，所述圓弧形翅片的各處仰光面和圓弧形翅片的外側(cè)仰光面上均設(shè)有與翅片為一體的軸向鋸齒形吸熱槽道，所述翅片的仰光面上選用噴砂或選用化學(xué)腐蝕處理加工成亞光面，所述亞光面選用電化處理成深色表面。本實用新型的透明保溫管通過在透明保溫管配以抽真空保溫和反光膜片，使單管有效集熱面積大大增加，使集熱翅片背光面的輻射被反射回去，減小了熱輻射擴散損失，提高了總體保溫性能和集熱性能。由于，光線隨入射角的增加反射強度增大，導(dǎo)致圓形玻管兩側(cè)邊即玻璃殼體厚度面積的光線被反射出去，在透明玻璃套管每邊增加2mm 2. 5mm折光張角的張角透明玻璃套管，射入的輻射能量經(jīng)反光膜片反光聚焦，則該部分輻射能量將得到充分利用，相比同管徑的“真空玻璃”集熱管，增加了輻照面的有效集熱面集(金屬吸熱涂層或集熱翅片至張角邊的寬度增加12mm)，按標準計算，由20根集熱管組裝的集熱器輻照面的有效面積利用率將由現(xiàn)有“真空玻璃”集熱管的65%提高到86%。Pc、I^s和PMMO三大透明塑料具有紅外線和紫外線的透射比τ大的特點，大于玻璃，選用Pc或改性的PMMO塑料合金加工的單層透明保溫管將使集熱翅片獲得更多的熱能; 同時Pc和PMMO塑料合金具有遠大于玻璃的機械強度，故可相對減小保溫管的殼體厚度，進一步提高了輻射透射比τ。其與密封蓋的安裝可選用塑料熱熔焊接工藝熔焊密封，具有真空封裝工藝簡單、可靠度高之特點。由于透明保溫管無需噴涂金屬吸熱涂層，簡化了玻殼生產(chǎn)工藝，避免了因涂層厚薄不均等工藝質(zhì)量問題造成的不良品報廢，大幅度降低了成本，特別是單層透明玻璃保溫管的成本僅需“真空玻璃”集熱管的35%，而增加的反光膜片的每平米售價卻不大于10元， Φ 58 X 1800mm管僅需0. 16M2，故具有工藝簡單、成本降低，適合大批量生產(chǎn)使用之特點。現(xiàn)有“真空玻璃”集熱管的輻射吸收比α可達92%，基本已達極限值。而透明保溫管使其內(nèi)的集熱翅片獲得了直接收集太陽輻射能量的功能，可使能明顯提高翅片表面輻射吸收比α值的鋸齒形吸熱槽道以及經(jīng)亞光、發(fā)黑處理成所謂的黑體表面獲得運用(鋸齒形吸熱槽道使投射到槽道一面上的輻射能量在部分被反射到另一面時在該面被二次吸收， 即使材質(zhì)表面的輻射吸收α比僅達80%，余20%經(jīng)另一面二次吸收后的總吸收比α值仍高達96%，再經(jīng)所謂表面黑體處理后則將進一步提高。因理論上僅黑體表面的α值即可達 1。)，使輻射吸收比α至少可提高到96%以上。太陽能透明保溫管上所使用的各項技術(shù)措施都能明顯提高相應(yīng)的效能，產(chǎn)生明顯的技術(shù)效果。通過采用單層透明保溫管的真空保溫，實現(xiàn)了將導(dǎo)熱管翅片直接作為輻照面的集熱方式，改變了現(xiàn)有技術(shù)路線均需通過“真空玻璃”集熱管的金屬吸熱涂層收集太陽輻射能量的方法，改變各類導(dǎo)熱管只是作為一個中間傳熱工具的狀態(tài)，消除了中間低效多余的傳熱環(huán)節(jié)，故能充分發(fā)揮各類導(dǎo)熱管各自的熱傳遞優(yōu)勢，并使圓弧形翅片、吸熱槽道、 反射聚熱和亞光黑體等多項能明顯提高集熱能效的技術(shù)得到運用，提高了輻射能量吸收比 α，大幅度的提高了收集太陽輻射能量的效率。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工藝簡單、成本低、可靠度高、集熱效率高、熱輻射擴散損失小，以及安裝使用方便、適合“U型管”和“熱管式”等類太陽能熱水器配裝使用之特點。

附圖1是本實用新型的實施例中的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本實用新型的翅片截面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本實用新型的實施例中的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是本實用新型的實施例中的一種橡膠密封圈結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是本實用新型的透明保溫管截面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6是本實用新型的輻照投影面積示意圖。附圖1中的圖1. 1是主視圖，圖1. 2是玻管處的斷面圖，圖1. 1和1. 2中1是透明保溫管，2是翅片，3是橡膠密封圈，4是雙密封蓋式的密封蓋，5是抽排氣管，6是“熱管” 式的導(dǎo)熱管，7是導(dǎo)熱管的集熱段，8是反光膜片，A是太陽能“透明保溫管”的中心線，中心線左側(cè)是半剖視圖。附圖2中圖2. 1是雙面圓弧形翅片，圖2. 2是單面圓弧形翅片，圖2. 3是翅片仰光面的局部放大圖，11是翅片的仰光面，12是軸向鋸齒形槽道局部齒形放大圖。附圖3中1是透明保溫管，2是翅片，3是橡膠密封圈，4是單密封蓋式的密封蓋， 5是抽排氣管，6Α是“U型管”式的導(dǎo)熱管，7是導(dǎo)熱管的集熱段，A是中心線，中心線左側(cè)是半剖視圖。附圖4中3是橡膠密封圈，3Α凸筋。附圖5中Α圖是圓形截面，B圖是張角圓形結(jié)構(gòu)，1是單層透明保溫管，IA是折光張角，8是反光膜片。附圖6中45°和48°均是太陽高度角，1是單層透明保溫管，IA是折光張角，8是反光膜片，45° β是翅片的最大圓弧長度夾角，hi是兩管的反光膜間的距離，h2是兩翅片間的距離；h3是兩管間的中心距。
具體實施方式
附圖是以太陽能透明保溫管為例，非限制性公開了本實用新型中的具體實施例， 對于其它類型的管式結(jié)構(gòu)的太陽能集熱管同樣適用。結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述如下。參見附圖1中的圖1. 1和附圖3，本實用新型的太陽能透明保溫管，其結(jié)構(gòu)主要包括透明保溫管1、翅片2、橡膠密封圈3、密封蓋4(或4A)、抽排氣管5、導(dǎo)熱管6 (或6A)和反光膜片8，所述抽排氣管5鑲嵌在密封蓋4(或4A)上，所述橡膠密封圈3安裝在密封蓋 4(或4A)上，所述翅片2安裝在導(dǎo)熱管6(或6A)的集熱段7上，所述密封蓋4 (或4A)安裝在導(dǎo)熱管6 (或6A)的上部近翅片2處，所述密封蓋4 (或4A)將安裝有翅片2的導(dǎo)熱管的集熱段封裝在透明保溫管1內(nèi)。[0032]所述反光膜片8粘貼在透明保溫管1的背光面的外表面上，所述反光膜片8選用鏡面鋁膜片或鏡面pet (滌綸)膜片。所述導(dǎo)熱管選用“熱管”附圖1. 1中的6或“U”型管附圖3中的6A。所述密封蓋選用單密封蓋附圖3中的4A或雙密封蓋附圖1. 1中的4，所述密封蓋選用酚醛(膠木)或增強尼龍或增強PP注塑加工。參見附圖5，所述透明保溫管1為太陽輻射能量能穿透保溫管殼體直接照射在用于收集輻射能量的翅片2上的單層透明保溫管(A和B)或雙層透明玻璃保溫管，所述透明保溫管外形截面選用圓形(A圖)或張角圓形結(jié)構(gòu)(B圖)，即在圓形兩邊外側(cè)設(shè)置升出的折光張角結(jié)構(gòu)1A。所述選用單層透明保溫管1的安裝選用密封蓋4(或4A)上鑲嵌的抽排氣管抽真空，實現(xiàn)單層殼體的真空密封保溫，所述單層透明保溫管1選用塑料Pc或PMMO合金加工， 或選用玻璃加工。所述密封蓋與透明保溫管的安裝可在封口處加用適當(dāng)?shù)摹?02”或“704”硅膠以提高結(jié)合強度和密封的可靠度，所述選用Pc或PMMO合金的透明保溫管1與密封蓋4(或4A) 的安裝或選用塑料熱熔焊接工藝熔焊密封。參見附圖2，所述圓弧形翅片2為中心對稱的圓弧形構(gòu)成的圓弧形翅片，所述圓弧形翅片2選用雙面圓弧形翅片圖2. 1或單面圓弧形翅片圖2. 2，所述圓弧形翅片2的各處仰光面11和圓弧的外側(cè)仰光面11上均設(shè)有與翅片為一體的軸向鋸齒形吸熱槽道12圖2. 3， 所述翅片的仰光面11上選用噴砂或選用化學(xué)腐蝕處理加工成亞光面，所述亞光面選用電化處理成深色表面形成所謂黑體表面結(jié)構(gòu)。參見附圖6，45°是翅片的圓弧長度較短的太陽高度角α，48°是翅片的圓弧長度增加后的太陽高度角α，45° β是翅片的最大圓弧長度夾角β。以太陽照射前管產(chǎn)生的背影結(jié)束對后管遮擋時開始計，只要圓弧翅片夾角β >90° -α，圓弧形翅片在遮擋結(jié)束后均獲得太陽輻射的正投影。太陽輻射經(jīng)單層透明保溫管1的折光張角IA折射、反光膜片14的反射和聚光作用，聚焦到集熱翅片上，其翅片弧形與保溫管成同心圓，R半徑隨管徑變化，相當(dāng)于“真空玻璃”集熱管內(nèi)的吸熱涂層管徑，當(dāng)雙面圓弧互延伸連接即構(gòu)成整圓形翅片；單面圓弧相互延伸即構(gòu)成半圓形翅片，且在管外徑相同的條件下基本相等。h3是兩管間的中心距，hi是兩玻璃管的反光膜片間的距離，h2是兩翅片間的距離，等同于兩真空玻璃集熱管的吸熱涂層間的空間距離，圖中顯示了圓弧形翅片、保溫管及反光膜片對提高有效集熱面積的作用。最后應(yīng)說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例， 而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權(quán)利要求1.一種太陽能透明保溫管，結(jié)構(gòu)主要包括導(dǎo)熱管、圓弧形翅片、橡膠密封圈、抽排氣管、 密封蓋和反光膜片，其特征還在于包括透明保溫管，所述密封蓋將安裝有翅片的導(dǎo)熱管的集熱段封裝在透明保溫管內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述透明保溫管外形截面選用圓形或張角圓形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述透明保溫管為太陽輻射能量能穿透保溫管殼體直接照射在用于收集輻射能量的翅片上的單層透明保溫管或雙層透明玻璃保溫管。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述選用單層透明保溫管的安裝選用單密封蓋上鑲嵌的抽排氣管抽真空，實現(xiàn)單層殼體的真空密封保溫。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述單層透明保溫管選用塑料Pc或PMMO合金加工，或選用玻璃加工。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述反光膜片粘貼在透明保溫管的背光面的外表面上。
7.如權(quán)利要求1或6所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述反光膜片選用鏡面鋁膜片或鏡面pet滌綸膜片。
8.如權(quán)利要求5所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述選用Pc或PMMO合金的透明保溫管與密封蓋的安裝或選用塑料熱熔焊接工藝熔焊密封。
9.如權(quán)利要求1或8所述的太陽能透明保溫管，其特征還在于，所述密封蓋選用單密封蓋或雙密封蓋。
專利摘要本實用新型的太陽能透明保溫管，結(jié)構(gòu)主要包括導(dǎo)熱管、翅片、橡膠密封圈、抽排氣管、密封蓋、透明保溫管和反光膜片。通過采用單層透明保溫管的真空保溫，實現(xiàn)了將導(dǎo)熱管翅片直接作為輻照面的集熱方式，改變了現(xiàn)有技術(shù)路線均需通過“真空玻璃”集熱管的金屬吸熱涂層收集太陽輻射能量的集熱、傳熱方式，改變各類導(dǎo)熱管只是作為一個中間傳熱工具的狀態(tài)，消除了中間低效多余的傳熱環(huán)節(jié)，簡化了結(jié)構(gòu)，故能充分發(fā)揮各類導(dǎo)熱管各自的熱傳遞優(yōu)勢，并使圓弧形翅片、吸熱槽道、反射聚熱和亞光黑體等多項能明顯提高集熱能效的技術(shù)得到運用，故能大幅度的提高收集太陽輻射能量的效能，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工藝簡單、成本低、可靠度高、集熱效率高、熱輻射擴散損失小，以及安裝使用方便、適合“U型管”和“熱管式”等類太陽能熱水器配裝使用之特點。
文檔編號F24J2/46GK202188670SQ20112001855
公開日2012年4月11日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者李光華, 謝河 申請人:南京綠盾電氣設(shè)備有限公司