專利名稱：內管式平板真空太陽能集熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能集熱裝置，特別涉及應用于太陽能熱水器等設備的內管式平板型真空太陽能集熱器。
背景技術：
太陽能集熱器是太陽能熱水器的關鍵部件。目前市場上廣泛使用的一種類型是采用真空集熱管的太陽能集熱器，集熱管由夾層為真空的雙層玻璃管構成，保溫好，熱效率較高。另一種類型是平板型集熱器，其結構簡單，造價低，但由于透明蓋板與吸熱體之間有空氣存在，熱對流使熱效率降低，只能作為低溫熱水器用于我國南方地區。
解決上述平板型集熱器的空氣對流使得熱效率降低問題的辦法是采用平板型真空太陽能集熱器。由于這種集熱器外壁和內管之間是真空，所以從原理上大大消除了熱量損失的途徑，熱損失少，熱效率高，可能成為未來太陽集熱器發展的一種重要類型。其中，公開號CN87206219的中國實用新型專利就公開了一種制作真空平板型太陽能集熱器的技術方案，如圖1所示。它是把在罩板與單層集熱管組合成集熱板之后，把罩板與單層集熱管之間形成的空間抽成真空，從而阻斷氣體對流造成的熱量損失，達到較高的集熱效率。
與采用真空集熱管的太陽能集熱器相比，公開號CN87206219的中國實用新型專利公開的制作真空平板太陽集熱器的技術方案工藝簡單，抽真空一次成型，生產成本低且便于建筑一體化設計。但是由于罩板與單層集熱管的直接的”線”接觸，直接熱傳導大，使其熱效率低于采用真空集熱管的太陽能集熱器。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型平板真空集熱器，能夠在保持上述采用單層集熱管的平板真空太陽能集熱器的優點的同時，通過最大程度地減小接觸熱傳導而盡可能地提高熱效率。
實現上述目的的基本發明構思是把上述已有技術中在罩板與單層集熱管的直接的”線”接觸變為”點”接觸。
實現本實用新型的平板真空集熱器具體技術方案是平板真空集熱器由上玻璃板、下玻璃板及排在其間的單層玻璃管組成，上下玻璃板周邊密封，形成真空間隔，密排或間隔排列的玻璃管穿過真空層作為進出水管，玻璃管外表面有吸熱的黑色涂層或選擇性太陽吸收膜。透過上玻璃板的陽光被玻璃管上的吸熱層吸收，使玻璃管中的工質(水)被加熱，其特征在于，在上玻璃板和單層玻璃管之間、下玻璃板和單層玻璃管之間分別提供由低導熱系數、高強度材料制成的支撐物陣列，從而使得在該上、下玻璃板和單層玻璃管形成若干個”點”接觸。
對于本專業的普通技術人員來說顯見的是，由于該上、下玻璃板和單層玻璃管形成支撐物陣列的”點”接觸而不是上述已有技術中的”線”接觸，使得其由于熱傳導而造成的熱量損失大為減低。
本實用新型提供了兩種實現上、下玻璃板和單層玻璃管形成支撐物陣列”點”接觸的技術方案。一種是采用分別放置在上、下玻璃板和單層玻璃管之間的若干由低導熱系數、高強度材料制成的微墊/環；另外一種是在其中的單層玻璃管上套上若干由低導熱系數、高強度材料制成的環。可以列舉的材料如物理化學性能穩定的耐高溫材料，如陶瓷，硬質玻璃和合金等材料，為了保持真空性能的長久，可在上、下玻璃板和單層玻璃管之間形成的真空區間放置吸氣劑。
本實用新型的單層玻璃管和玻璃板的接觸點可以作到很小，使接觸傳熱也很小，因此總熱效率大大提高。玻璃管可設計成一端密封，另一端進出水、一端進，另一端出、U型管進出和串連等多種流通方式，且非常方便與外水管接合。雙面平板結構不僅雙面隔熱且便于建筑一體化設計。水管包在上下玻璃板之間使上下板溫差減小，可防止因溫差造成的炸裂。工藝簡單，抽真空一次成型，降低了生產成本，便于批量生產，有良好的工業化前景。
圖1A和1B是上述已有技術的平板真空太陽能集熱器的示意圖，其中圖1A是截面圖，圖1B是頂視圖。
圖2A、2B和2C為本實用新型第一實施例的結構的示意圖，其中圖2A是支撐物放置示意圖，圖2B是截面圖，而圖2C是頂視圖。
圖3A、3B和3C為本實用新型第二實施例的結構的示意圖，其中圖3A是支撐物放置示意圖，圖3B是截面圖，而圖3C是頂視圖。
圖1中，1為上玻璃板，2為下玻璃板，3為間隔排列的單層玻璃管，4為周邊密封玻璃釬焊料，5為吸熱層，6為流水通道，7為真空區，8為玻璃管與玻璃板接觸點，可見，間隔排列的單層玻璃管和上、下玻璃板1和2之間形成了“線”接觸。
圖2A、2B和2C為本實用新型第一實施例的結構的示意圖，其中圖2A是支撐物放置示意圖，圖2B是截面圖，而圖2C是頂視圖。
在圖2A、2B和2C中示出的本實用新型的第一個實施例中，為了使玻璃管與玻璃板由“線”接觸變成支撐物陣列“點”接觸，在玻璃管上下分別設置了支撐物9，設置的方式是將某種形狀的環/片狀物，但最佳的形狀是圓環狀或圓片狀，固定在玻璃管的頂和底側，要選擇抗壓強度高、物理化學性能穩定的耐高溫材料，如陶瓷，硬質玻璃和合金等材料制成所述的支撐物9，可事先把所說的若干支撐物9如圖2A所示粘接在一根玻璃管外表面頂、底兩側。然后再將多根附有所述支撐物9的玻璃管排列在一起，再與上、下玻璃板結合成圖2B形式，并且可在形成的真空區間放置吸氣劑10。圖2C示出了該實施例的頂視圖。
圖3A、3B和3C為本實用新型第二實施例的結構的示意圖，其中圖3A是支撐物放置示意圖，圖3B是截面圖，而圖3C是頂視圖。
在圖3A、3B和3C中示出的本實用新型的第二個實施例中，為了使玻璃管與玻璃板由“線”接觸變成支撐物陣列“點”接觸，在玻璃管上下分別設置了支撐物11，設置的方式可以是將直徑0.1至0.2mm的高強度耐熱合金絲(如鎳鉻合金絲)環繞在玻璃管上，在單根玻璃管上如圖3A所示設置若干個支撐物，然后再將多根玻璃管排列在一起，再與上、下玻璃板結合成圖3B的形式，并且可在形成的真空區間放置吸氣劑10。圖3C示出了該實施例的頂視圖。
在具體的生產實踐中，如上下玻璃片選用3mm透明平板玻璃時，可選用外徑Φ25mm，壁厚3mm透明玻璃管，外表面半周鍍選擇性太陽吸收膜，用Φ0.1mm鎳鉻高強度合金絲在每根玻璃管上繞環型圈，間距25mm，相臨兩根玻璃管的環型圈錯開間距12.5mm。形成支撐點陣列式規律分布。
選用Φ6mm壁厚1mm紅外吸收玻璃管作抽氣管，置于兩玻璃管并排的相鄰空間。用低熔點玻璃釬焊料繞結后從側面伸出接真空系統，在排氣工藝完成后，將此排氣管封死截短。
要求在高溫烘烤排氣后內部真空度優于5×10-2Pa并激活吸氣劑。支撐點的密度分布與玻璃板的材質和厚度等因素有關，可根據真空玻璃的有關公式設計并經實驗測試后確定。
由于本實用新型把上、下玻璃板和單層玻璃管形成支撐物陣列“點”接觸而不是已有技術中的線接觸，所以大大降低了由于熱傳導而造成熱量損失，從而提高了集熱器的熱效率。
權利要求1.內管式平板真空集熱器，包括上玻璃板、下玻璃板及排在其間的單層玻璃集熱管組成，上下玻璃板周邊密封，形成真空間隔，密排或間隔排列的玻璃管穿過真空層作為進出水管，玻璃管外表面有吸熱的黑色涂層或選擇性太陽吸收膜，透過上玻璃板的陽光被玻璃管上的吸熱層吸收，使玻璃管中的工質(水)被加熱，其特征在于在上玻璃板和單層玻璃管之間、下玻璃板和單層玻璃管之間分別提供由低導熱系數、高強度材料制成的支撐物陣列，從而使得在該上、下玻璃板和單層玻璃管形成若干個“點”接觸。
2.根據權利要求1的內管式平板真空集熱器，其中所說的支撐物陣列是分別放置在上、下玻璃板和單層玻璃管之間的若干由低導熱系數、高強度材料制成的微墊/環。
3.根據權利要求1的內管式平板真空集熱器，其中所說的支撐物陣列是由在單層玻璃管上套固的若干由低導熱系數、高強度材料制成的環構成。
4.根據權利要求1的內管式平板真空集熱器，其中所說的低導熱系數、高強度材料可以是物理化學性能穩定的陶瓷、硬質玻璃和耐熱合金材料。
5.根據權利要求1的內管式平板真空集熱器，其中所說的上、下玻璃板和單層玻璃管之間形成的真空區間放置有吸氣劑。
專利摘要公開一種內管式平板真空集熱器，由上玻璃板、下玻璃板及排在其間的單層玻璃集熱管組成，上下玻璃板周邊密封，形成真空間隔，密排或間隔排列的玻璃管穿過真空層作為進出水管，玻璃管外表面有吸熱的黑色涂層或選擇性太陽吸收膜。透過上玻璃板的陽光被玻璃管上的吸熱層吸收，使玻璃管中的工質(水)被加熱，其特征在于，在上玻璃板和單層玻璃管之間、下玻璃板和單層玻璃管之間分別提供由低導熱系數、高強度材料制成的支撐物陣列，從而使得在該上、下玻璃板和單層玻璃管形成若干個點接觸。
文檔編號F24J2/05GK2641538SQ0327969
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月16日 優先權日2003年9月16日
發明者唐健正 申請人:唐健正