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真空即热式微热管 太阳能 热 水器

阅读：1024发布：2020-08-10

专利汇可以提供真空即热式微热管太阳能热水器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且真空即热式微热管太阳能热水器涉及太阳能利用领域，综合了微热管和真空管式集热器的优点，集热效率高，保温性能好，能够大幅提高光热转化效率。该真空即热式微热管太阳能热水器包含：表面镀膜微热管、镀层真空管、换热器、储能换热水箱。镀膜真空管内插有表面镀膜微热管；表面镀膜微热管贯穿上下，微热管下端即在储能换热水箱外的部分有太阳光谱选择性涂层，中间与换热器相连，连接处涂有导热胶并卡扣固定，微热管上端与传热金属管连接，连接处涂有导热胶并卡扣固定；储能换热水箱由保温层和外壳组成；储能换热水箱有开口处，表面镀膜微热管插到水箱中；换热器和传热金属管通过卡扣固定在水箱内部里；传热金属管热阻小于换热器翅片热阻。，下面是真空即热式微热管太阳能热水器专利的具体信息内容。

权利要求

1.真空即热式微热管太阳能热水器，其特征在于：包含表面镀膜微热管(1)、镀膜真空管(2)、换热器(3)和储能换热水箱(4)；
镀膜真空管(2)内插有表面镀膜微热管(1)；表面镀膜微热管(1)贯穿上下，微热管下端即在储能换热水箱(4)外的部分有太阳光谱选择性涂层，中间与换热器(3)相连，连接处涂有导热胶并卡扣固定，微热管上端与传热金属管(7)连接，连接处涂有导热胶并卡扣固定；
储能换热水箱(4)由保温层(5)和外壳(6)组成；储能换热水箱(4)有开口处，表面镀膜微热管(1)和传热金属管插到水箱中，水箱接口处安装密封圈；换热器(3)和传热金属管(7)通过卡扣固定在水箱内部里；换热器(3)作为表面镀膜微热管(1)的蒸发段；传热金属管(7)换热的热阻小于换热器(3)翅片换热的热阻。
2.根据权利要求1所述的真空即热式微热管太阳能热水器，其特征在于：太阳光谱选择性涂层为黑铬涂层或者黑钛涂层或者钛蓝涂层。
3.根据权利要求1所述的真空即热式微热管太阳能热水器，其特征在于：太阳光谱选择性涂层厚度为0.3～0.5微米。
4.根据权利要求1所述的真空即热式微热管太阳能热水器，其特征在于：传热金属管(7)换热的热阻与换热器(3)翅片换热的热阻的比值为2:1～3:1。
5.应用如权利要求1所述真空即热式微热管太阳能热水器的方法，表面镀膜微热管(1)表面镀有的太阳光谱选择性涂层，接受太阳光辐照后转化为热能，热量从表面镀膜微热管(1)下部向中上部传递，同时发生两个换热过程，一个换热过程是热量通过换热器(3)换热到水箱中储能，另一个换热过程是通过微热管上部与传热金属管(7)发生换热；
传热金属管(7)换热的热阻小于翅片换热的热阻，太阳能热量优先进入传热金属管中。

说明书全文

真空即热式微热管 太阳能 热 水器

技术领域

[0001] 本发明主要涉及太阳能利用领域，具体是一种真空即热式微热管太阳能热水器。

背景技术

[0002] 伴随世界经济的快速发展，传统化石燃料正逐渐消耗殆尽，能源危机和环境污染使人们加速探索开发利用可再生能源。太阳能以取之不尽用之不竭、清洁和无污染等独特优势成为众多可再生能源中的首选能源。

[0003] 太阳能集热器作为太阳能利用的一个重要领域，是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。目前，市场上普遍应用的太阳能集热器按集热器吸热体的不同结构分为平板型集热器、全玻璃真空管集热器、直流(或U型)真空管集热器及热管集热器四大类。

[0004] 平板型太阳集热器是太阳集热器中一种最基本的类型，其结构简单、运行可靠、成本适宜,还具有承压能力强、吸热面积大等特点，特别适合与建筑一体化要求，一般用于工业用途。

[0005] 真空管式太阳能集热器是将吸热体与透明盖层之间的空间抽成真空的太阳能集热器，有一定的抗冻能力，适合在冬天气温为0℃到-20℃的地区使用。但其缺点是：不承压、易爆裂。

[0006] 热管式真空管与其他类型的太阳能热水器相比，耐冰冻性能很好，即使在-50℃的严寒条件下也不会冻裂，但造价相对高，热效率较低。

[0007] 综上所述，综上所述，目前应用的各种太阳能集热器在抗冻能力、热效率、工作可靠性、成本及建筑一体化等方面存在缺陷，使其应用受到限制。因此，研发一种能克服现有集热技术缺陷的新型太阳能集热技术对推动太阳能低温热利用具有重要意义。

发明内容

[0008] 为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种真空即热式微热管太阳能热水器，它综合了微热管和真空管式集热器的优点，集热效率高，保温性能好，能够大幅提高光热转化效率。该真空即热式微热管太阳能热水器包含：表面镀膜微热管、镀层真空管、换热器、储能换热水箱。

[0009] 真空即热式微热管太阳能热水器，其特征在于：包含表面镀膜微热管(1)、镀膜真空管(2)、换热器(3)和储能换热水箱(4)；

[0010] 镀膜真空管(2)内插有表面镀膜微热管(1)；表面镀膜微热管(1)贯穿上下，表面镀膜微热管(1)下端即在储能换热水箱(4)外的部分镀有太阳光谱选择性涂层，中间与换热器(3)相连，连接处涂有导热胶并卡扣固定，表面镀膜微热管(1)上端与传热金属管(7)连接，连接处涂有导热胶并卡扣固定；储能换热水箱(4)有开口，表面镀膜微热管(1)插到水箱中，水箱接口处安装密封圈；换热器(3)和传热金属管(7)通过卡扣固定在水箱内部里；传热金属管(7)换热的热阻小于换热器(3)翅片换热的热阻。换热器(3)作为表面镀膜微热管(1)的蒸发段。

[0011] 进一步，太阳光谱选择性涂层为黑铬涂层或者黑钛涂层或者钛蓝涂层。

[0012] 进一步，太阳光谱选择性涂层厚度为0.3～0.5微米。

[0013] 进一步，传热金属管(7)换热的热阻与换热器(3)翅片换热的热阻的比值为2:1～3:1。

[0014] 应用所述真空即热式微热管太阳能热水器的方法，表面镀膜微热管(1)表面镀有的太阳光谱选择性涂层，接受太阳光辐照后转化为热能，热量从表面镀膜微热管(1)下部向中上部传递，同时发生两个换热过程，一个换热过程是热量通过换热器(3)换热到水箱中储能，另一个换热过程是通过微热管上部与传热金属管(7)发生换热；

[0015] 传热金属管(7)换热的热阻小于翅片换热的热阻，太阳能热量优先进入传热金属管中。

[0016] 专利创新点：

[0017] 1、首次将微热管运用在太阳能真空集热器

[0018] 2、微热管的集成利用技术：下段镀膜用于吸热，微热管本身想上传热，中间与翅片连接用于储热，上段连接铝管实现即热型太阳能换热

[0019] 3、首次用磁控镀膜技术，通过气相沉积的方法将太阳光谱选择性吸收物质直接堵在微热管表面，达到：太阳能吸热率高、得热热阻低、寿命长

[0020] 4、一体化储热换热组件，有太阳时通过即热当时得到太阳能热水，太阳能过剩时多余部分自动储存在水箱内，无太阳时水箱内的储热可继续驱动热水供应

[0021] 5、利用微热管只向上传热不向下传热的特性，配合真空管较好的保温性能，可实现极寒区域的太阳能高效利用

[0022] 6、通过对储热翅片和传热铝管的热阻配比设计，让太阳能热量优先进去传热铝管，热量富余后自动通过翅片储存。整个过程完全自动调节，不需要人为控制[0023] 7、高效换热系统，通过二次换热将热量导出，水箱内液体只起到储热传热功能，不会产生水垢，也不会在低温结冰。

[0024] 本专利其特征在于：

[0025] 1、微热管表面镀有太阳光谱选择性涂层，内部含有多个平板微热管，所述平板微热管内设传热工质，加热段在下，冷却段在上，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，依靠重力，液体回流到蒸发段。微热管上端连接储水箱，给水管换热。温度不超过100℃，微热管下端集热，终端配合铝翅片储热。

[0026] 2、微热管外部套有真空管，所述真空管与平板微热管一一对应，真空管玻璃管内的平板微热管表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能，真空管系统大幅降低对外散热。

[0027] 3、换热储能水箱中含有换热器、微热管和金属管。储能水箱中为一体化设计。有阳光，储热水箱中无热水储存时，光热通过微热管快速传递到传热金属管，即可满足热水需求；当正午时刻，提供热量大于所需热量时，不断向外提供热水热量的同时，水箱处于储能时段；当夜晚无阳光时，储能水箱将白天储存的热传递给金属管，满足热水供应需求。

[0028] 4、表面镀膜微热管(1)表面镀有太阳光谱选择性涂层，接受太阳光辐照后转化为热能，热量从微热管下部向中上部传递，此时同时发生两个换热过程，一个换热过程是热量通过换热器换热到水箱中储能，另一个换热过程是通过微热管上部与传热金属管发生换热。通过调控两个传热过程的热阻，让水管换热的热阻小于换热器中翅片换热的热阻，使得太阳能热量优先进入传热金属管中。

[0029] 本发明的有益结果在于

[0030] 1、微热管即热式真空管太阳能热水器采用取热-传热-储能一体化设计，实现光热快速被传递，采用真空管配合微热管，系统散热小，有效降低热损失。

[0031] 2、储能水箱设计满足常见工况需求，当系统中无热水储存时，光热通过集热组件快速传递到传热金属管，即刻满足供热所需水温要求；当阳光充足，提供热量大于所需时，提供热水的同时水箱处于储能时段；当夜晚无阳光时，储能水箱将白天储存的热传递给金属管，满足热水需求。附图说明

[0032] 图1是本发明装置示意图

具体实施方式

[0033] 该真空即热式微热管太阳能热水器，主要包含表面镀膜微热管(1)、镀膜真空管(2)、换热器(3)和储能换热水箱(4)。镀膜真空管(2)内插有表面镀膜微热管(1)。镀膜微热管(1)贯穿上下，微热管下端有黑铬涂层，中间与换热器(3)相连，连接处涂有导热胶并卡扣固定，微热管上端与传热金属管连接，连接处涂有导热胶并卡扣固定。储能换热水箱(4)由保温层(5)和外壳(6)组成。水箱有开口处，微热管和传热金属管插到水箱中，水箱接口处安装密封圈。换热器(3)和传热金属管(7)通过卡扣固定在水箱内部里。换热器(3)作为表面镀膜微热管(1)的蒸发段。{蒸发段是指在传热过程中微热管发生传热过程的一个部位}。表面镀膜微热管(1)表面镀有太阳光谱选择性涂层，接受太阳光辐照后转化为热能，热量从微热管下部向中上部传递，同时发生两个换热过程，一个换热过程是热量通过换热器(3)换热到水箱中储能，另一个换热过程是通过微热管上部与传热金属管(7)发生换热。通过调控两个传热过程的热阻，让水管换热的热阻小于翅片换热的热阻，让太阳能热量优先进入传热金属管中。基于上述传热过程的机理，由此形成完整的快速得热、即时传热和高效储热的真空即热式微热管太阳能热水器。

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