一种太阳能集热器的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能蓄热技术领域，尤其涉及一种太阳能集热器。


背景技术：

2.由于传统资源的日益枯竭及其自身所具有的无法避免的缺点，如污染环境和不可再生等，以及随着科技的发展，综合开发与利用太阳能的条件日益改善，太阳能显示出了很强劲的发展前景。太阳能热利用是目前最广泛、技术最成熟的太阳能资源，尤其是太阳能热水器。
3.目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器，最开始，真空管集热器中的传热介质为水，利用热水上浮，冷水下沉的原理，吸收太阳能后，通过温差循环，使储水箱内的水升温，具有安全、节能、环保以及经济等优点，但是，以水作为传热介质的太阳能集热器，容易出现冻裂、过热、泄漏、腐蚀以及寿命短等问题。后来，以空气作为传热介质的太阳能热水器面世。
4.现有技术中，空气式太阳能集热器的真空集热管一般由外玻璃层、内玻璃层以及螺旋玻璃管组成，螺旋玻璃管的一端与内玻璃层相连，另一端与外玻璃层相连，冷空气从外玻璃层与内玻璃层的连接处进入内玻璃层，然后换热，经过螺旋玻璃层后从螺旋玻璃层与外玻璃层连接口处排出热空气，这种以空气作为传热介质的太阳能集热器具有无冻堵、无泄漏、无过热以及易维护等特点，但是，这种结构对太阳能的依赖性较强，真空管的吸热效率不高，当太阳光不充足时，无法保证稳定热能的输出。


技术实现要素：

5.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种太阳能集热器，能够提高真空管的吸热效率，稳定热能的输出，延长太阳能集热器的供热时间。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种太阳能集热器，其特征在于，包括进风集箱、出风集箱以及若干真空集热管，
8.上述真空集热管包括外玻璃管、内玻璃管、螺旋玻璃管以及蓄能芯，上述内玻璃管和上述螺旋玻璃管设置在上述外玻璃管内，上述螺旋玻璃管的一端连通于上述内玻璃管的底部，上述螺旋玻璃管的另一端密封穿设于上述外玻璃管的底部并与上述进风集箱相连，上述内玻璃管未与上述螺旋玻璃管相连的一端以及上述外玻璃管未与上述螺旋玻璃管相连的一端密封连接，且上述内玻璃管未与上述螺旋玻璃管相连的一端与上述出风集箱相连，上述蓄能芯设置在上述内玻璃管内。
9.可选地，还包括第一支撑架，上述第一支撑架卡设于上述外玻璃管和上述内玻璃管之间，以支撑固定上述内玻璃管。
10.可选地，上述第一支撑架包括空心圆环和多个弹簧卡脚，多个上述弹簧卡脚固定在上述空心圆环上，且多个上述弹簧卡脚弹性卡装于上述内玻璃管和上述外玻璃管之间，以支撑上述内玻璃管。
11.可选地，还包括第二支撑架，上述第二支撑架卡设于上述内玻璃管和上述蓄能芯之间，以支撑固定上述蓄能芯。
12.可选地，上述内玻璃管的外壁上贴设有选择性吸收涂层。
13.可选地，上述外玻璃管和上述内玻璃管之间为真空层。
14.可选地，上述蓄能芯包括蓄能材料和壳体，上述蓄能材料设置在上述壳体内。
15.可选地，上述壳体上设有蓄能材料进出口。
16.可选地，上述壳体的材料为塑料、玻璃或钢。
17.可选地，上述蓄能材料为无机盐相变材料或石蜡相变材料。
18.本实用新型的有益效果：
19.设置在内玻璃管内的蓄能芯可以通过吸收太阳能的热量而发生固
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液相变，从而储存大量潜热，当太阳能光照不足时，蓄能芯将储存的潜热释放，用于加热冷风，能够保证太阳能的持久输出，延长供热时间；
20.冷风穿过螺旋玻璃管后产生的高速旋转气流冲刷蓄能芯，一部分冷风将蓄能芯中的潜热吸收带走，另一部分冷风直接吸收太阳能光热，冷风经过加热升温后通过出风集箱汇总排出，通过螺旋玻璃管产生的高速旋转气流并在内玻璃管内保持紊流状态，能够提高真空集热管的换热效率。
附图说明
21.图1是本实用新型太阳能集热器的装配图；
22.图2是本实用新型真空集热管的结构示意图。
23.图中：
24.100、进风集箱；200、出风集箱；300、真空集热管；310、外玻璃管；320、内玻璃管；330、螺旋玻璃管；340、蓄能芯；341、蓄能材料进出口；350、第一支撑架；360、第二支撑架。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
26.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.现有技术中的空气式太阳能集热器对阳光的依赖性较大，当阳光不充足时，无法为用户提供稳定的热能，且真空管的吸热效率不高。
30.针对上述问题，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种太阳能集热器，如图1所示，该太阳能集热器包括进风集箱100、出风集箱200和若干真空集热管300，其中，如图2所示，真空集热管300主要由外玻璃管310、内玻璃管320、螺旋玻璃管330以及蓄能芯340组成，将内玻璃管320和螺旋玻璃管330设置在外玻璃管310中，螺旋玻璃管330的一端与内玻璃管320的底部连通，另一端穿设于外玻璃管310的底部，且螺旋玻璃管330与外玻璃管310的连接处密封，螺旋玻璃管330未与内玻璃管320连接的一端与进风集箱100相连，内玻璃管320未与螺旋玻璃管330相连的一端与外玻璃管310未与螺旋玻璃管330相连的一端密封连接，内玻璃管320与出风集箱200相连，蓄能芯340设置在内玻璃管320中，冷风通过进风集箱100进入螺旋玻璃管330，产生高速旋转的气流，并在内玻璃管320内保持紊流状态，吸热升温后由出风集箱200汇总后排出供用户使用。
31.通过设置螺旋玻璃管330，可以将进入的冷风转变成高速旋转的气流并在内玻璃管320中保持紊流状态，能够提高上述太阳能集热器的换热效率；在内玻璃管320内设置蓄能芯340，当阳光不充足时，冷风能够吸收蓄能芯340储存的潜热来升温，保证热能的稳定输出，延长上述太阳能集热器的供热时间。
32.进一步地，继续参见图2，考虑到内玻璃管320与螺旋玻璃管330的连接处较薄弱，在运输安装的过程中容易因碰撞而导致碎管，可以在外玻璃管310与内玻璃管320之间设置一个第一支撑架350，第一支撑架350卡设在外玻璃管310和内玻璃管320之间，避免在运输过程中内玻璃管320发生晃动而导致内玻璃管320与螺旋玻璃管330的连接处断裂，提高真空集热管300的安全性能。
33.优选地，在一个实施例中，第一支撑架350可以包括一个空心圆环和多个弹簧卡脚，将多个弹簧卡脚固定在空心圆环上，多个弹簧卡脚可以均匀地间隔固定在空心圆环上，在真空集热管300的制造过程中，先将第一支撑架350上的空心圆环设置在内玻璃管320的底部，多个弹簧卡脚弹性卡装在内玻璃管320和外玻璃管310之间的间隙处，靠弹簧卡脚的弹性变形来固定内玻璃管320，防止内玻璃管320在运输的过程中因碰撞而晃动，然后再将螺旋玻璃管330与内玻璃管320的底部连通，设置空心圆环一方面可以方便固定多个弹簧卡脚，另一方面可以避让螺旋玻璃管330与内玻璃管320的连接处。通过设置第一支撑架350，可以提高内玻璃管320与螺旋玻璃管330连接处的抗碰撞能力，进而提高真空集热管300的安全性能。弹簧卡脚可以通过焊接的方式与空心圆环固定连接，也可以采用其他方式，只要能将弹簧卡脚固定连接在空心圆环上的方法均在本技术的保护范围之内。
34.进一步地，考虑到太阳能的吸收效率，可以在内玻璃管320的外壁上贴设一层选择性吸收涂层，选择性吸收涂层是可以将太阳能辐射转化为热能的光吸收薄膜，其在太阳辐射波段具有较高的吸收率，同时在物体辐射的红外发射波段具有较低的发射率，因此，在内玻璃管320的外壁上贴设选择性吸收涂层，可以提高真空集热管300的吸热效率。
35.优选地，可以将内玻璃管320和外玻璃管310之间设置成真空层，和空气层相比，真空层的设置，能够尽可能地减少真空集热管300内的气体分子，从而尽可能降低真空集热管300因气体对流而造成的热量损失，提高真空集热管300的吸热效率。
36.进一步地，蓄能芯340与内玻璃管320之间可以设置一个第二支撑架360，在一个实施例中，第二支撑架360可以设置在蓄能芯340的底部，卡设在蓄能芯340和内玻璃管320之间，通过第二支撑架360的弹性变形固定蓄能芯340，避免蓄能芯340在内玻璃管320内因碰撞而晃动，进而使内玻璃管320碎裂；在另一个实施例中，还可以在蓄能芯340的底部以及中间位置均设置第二支撑架360，从而更好地固定蓄能芯340，避免蓄能芯340在运输或装配的过程中因碰撞而使内玻璃管320碎裂。
37.进一步地，蓄能芯340由壳体和蓄能材料组成，根据用户对热能温度的需求不同，壳体可以选用不同的材料，若用户对温度要求不高（小于60℃），壳体的材料可以为塑料，若用户对温度要求较高，壳体的材料可以为玻璃或钢，根据实际需求选用相应的材料即可，在选用壳体材料时，应在满足使用要求的情况下，尽量降低成本。
38.优选地，在壳体上可以设置蓄能材料进出口341，蓄能材料通过蓄能材料进出口341注入壳体内，然后封闭蓄能材料进出口341，在使用过程中，蓄能材料进出口341不会打开，当阳光充足时，蓄能材料由固体变为液体，储存热能；当阳光不充足时，蓄能材料由液体变为固体，释放之前储存的热能，加热冷风，稳定上述太阳能集热器的热能输出，延长其供热时间。在一个实施例中，蓄能材料可以为无机盐相变材料；在其他实施例中，蓄能材料还可以是石蜡相变材料，根据实际需要选用即可。
39.本实用新型通过在内玻璃管320内设置蓄能芯340，可以在阳光不充足时释放储存在蓄能芯340内的热能，加热冷风，保证上述太阳能集热器热能的稳定输出，延长其供热时间；设置螺旋玻璃管330与内玻璃管320相连，当冷风从螺旋玻璃管330进入时，将会产生高速旋转的气流，并在进入内玻璃管320内保持紊流状态，提高了上述太阳能集热器的换热效率。上述太阳能集热器以空气作为传热介质，从根本上解决了传统水系太阳能集热器的冻裂、过热、泄漏、腐蚀、短寿命等问题，充分保证太阳能工程的“安全”与“寿命”。
40.上述太阳能集热器可以将太阳能转换为热能直接加热空气，并通过风机将热风直接送至室内满足采暖需求；还可以与水箱中的水换热，使水温满足采暖需求，通过地暖盘管、风机盘管、暖气片等末端向室内供暖；还可以辅助热泵，降低热泵在低气温下运行的温差，从而节省运行费用。
41.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。