專利名稱：一種超薄熱管太陽能集熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽能光熱產(chǎn)品的太陽能熱管集熱器，其特征是厚度超薄、
可以被彎曲和折疊、可以與受熱器(如，貯水箱)分體安放、可以實現(xiàn)與建筑物的完全一體 化。
背景技術：
太陽能集熱器是太陽能光熱產(chǎn)品(如，太陽能熱水器)的最重要部件之一，負責把 太陽光能轉化為熱能。目前市場上的太陽能集熱器主要有平板型、真空管型和熱管真空管 型，但均具有一系列結構性缺陷。比如，平板集熱器的光熱轉換效率偏低、熱泄漏偏高。真 空管集熱器存在易泄漏、易破碎、熱泄漏偏高和采光面積利用度低的缺點。真空管熱管集熱 器則存在易泄漏、易破碎和采光面積利用率低的缺點。上述三種太陽能集熱器還都具有厚 度過大(> 100mm)、無法與受熱器(如，貯水箱)分體安放、不易與建筑物實現(xiàn)一體化、影響 市容觀瞻等共性的缺點。這些缺點已經(jīng)成為進一步推廣使用太陽能光熱產(chǎn)品，特別是太陽 能熱水器產(chǎn)品，的主要障礙。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于太陽能光熱產(chǎn)品的、能夠與建筑物實現(xiàn)完全一體 化的太陽能集熱器。 該集熱器基于熱管工作原理，通過其液態(tài)工質的物態(tài)變化吸收并傳輸熱量。該液 態(tài)工質被吸附在一安裝在一扁平透明封裝袋內的輸液板中。借助該輸液板所提供的毛細驅 動力，該液態(tài)工質可以被均勻地輸送到該集熱器的各個角落。輸液板吸收投射其上的光線 并將其轉化為熱能。該熱能將吸附在輸液板孔隙中的液態(tài)工質蒸發(fā)并轉化為液-氣相變潛 熱。生成的氣相工質在壓力梯度的驅動下流向一置于受熱器(如，貯水箱)內的換熱器，并 在那里冷凝并釋放出相變潛熱。相變潛熱被受熱器吸收。生成的液態(tài)工質在重力的作用下 或在壓力泵的驅動下流回輸液板。 由于該集熱器可以采用柔性材料制造并利用毛細現(xiàn)象輸送和分配液態(tài)工質，它不 僅具有超薄的特點，而且可以在彎曲和折疊狀態(tài)下正常工作。另一方面，由于該集熱器采用 熱管工作原理，它可以與受熱器分體安放，并能起到熱二極管的作用，從而能有效地阻止受 熱器內熱量的泄漏。因此，傳統(tǒng)太陽能集熱器體積龐大、采光面積利用率低、熱泄漏偏高、易 破碎、不易與建筑物實現(xiàn)一體化，影響市容觀瞻等一系列缺點都可以被本發(fā)明一一克服。利 用本發(fā)明的技術特征可以開發(fā)出一系列新型太陽能光熱產(chǎn)品，如太陽能光熱幕墻、太陽能 光熱屋面和超輕薄板太陽能熱水器。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是超薄熱管太陽能集熱器的示意剖面圖。
圖2是本發(fā)明的實施例之一 太陽能光熱幕墻，a)背貼式、b)夾層式。
圖3是本發(fā)明的實施例之二 太陽能光熱屋面。
圖4是本發(fā)明的實施例之三超輕薄板太陽能熱水器。
具體實施例方式
圖1給出超薄熱管太陽能集熱器100的示意剖面圖。它由透明封裝袋ioi，被封裝其內的輸液板102、液態(tài)工質103和氣態(tài)工質104，以及連接管105和換熱器106構成。通過排除其內部的非揮發(fā)性氣體，透明封裝袋101為輸液板102和液態(tài)工質103提供了必需的真空或低壓強工作環(huán)境。輸液板102由多孔隙材料制成，其中包含的毛細管可以吸附液態(tài)工質103并將其在輸液板上均勻地分布開來。在給定材料的條件下，輸液板102的厚度決定了其輸送液態(tài)工質103的速率，其厚度一般在一到數(shù)毫米之間。輸液板102的顏色可以被涂成黑色以利于吸收太陽光。輸液板102上開有若干通向連接管105的溝槽(未示出)以利于氣態(tài)工質104的傳輸。液態(tài)工質103是一種在真空或低壓強條件下具有較低汽化溫度的液態(tài)物質。 超薄熱管太陽能集熱器100的工作原理如下太陽光透過封裝袋101被輸液板102吸收轉化為熱能并傳遞給被吸附在其孔隙內的液態(tài)工質103。在低壓強狀態(tài)下，受熱液態(tài)工質103蒸發(fā)轉變?yōu)闅鈶B(tài)工質104，同時此熱能轉化為液-氣相變潛熱。在輸液板102的毛細現(xiàn)象驅動下，上述局部蒸發(fā)的液態(tài)工質被迅速補充。生成的氣相工質104在壓力梯度的驅動下沿輸液板上的溝槽通過連接管105流向插入一受熱器(未示出)的換熱器106并在那里冷凝為液態(tài)工質103，同時釋放出相變潛熱。釋放出的相變潛熱被受熱器吸收。生成的液態(tài)工質103在重力的作用下或在壓力泵的驅動下通過連接管105流回到輸液板102。
換熱器106與輸液板102的相對位置決定了冷凝液態(tài)工質103的回流方式。如果換熱器106的位置高于輸液板102，液態(tài)工質103可在重力的作用下自然回流。反之，必須使用壓力泵(未示出)將冷凝液態(tài)工質103強制輸送回輸液板103。選用適當長度和柔度的連接管105，受熱器(如，貯水箱)可以被安裝在距離超薄熱管太陽能集熱器100的任意位置。 透明封裝袋101和輸液板102均可以采用柔性材料制作。在這種條件下，超薄熱管太陽能集熱器100可以被彎曲和折疊而不失去其功效。 需要指出的是，超薄熱管太陽能集熱器100與受熱器之間的熱傳遞是單向的，即
熱量只能從集熱器流向受熱器。當受熱器的溫度高于集熱器的溫度時(如在夜間)，它們之
間的熱傳遞就會被自動中止。這是因為熱量從受熱器向集熱器的傳遞需要有液態(tài)工質103
在換熱器106內的蒸發(fā)。但是換熱器106內不存在液態(tài)工質103。這一熱二極管特征可以
有效地降低被受熱器(如，貯水箱)在夜間的熱泄漏。 下面給出超薄熱管太陽能集熱器100的幾個具體實施例。 實施例1 :太陽能光熱幕墻 使用強力膠將超薄熱管太陽能集熱器100固定在普通的幕墻玻璃201背面(圖2a)或夾持在中空幕墻玻璃202中間(圖2b)即可構成光熱幕墻200。需要注意的是要將連接管105牢固地固定在幕墻玻璃上。每塊光熱幕墻采集的熱量可以單獨輸出，也可以通過一根總匯熱管203匯集起來后再輸送到需要熱量的地方。
實施例2 :太陽能光熱屋面 如圖3所示，將超薄熱管太陽能集熱器100鋪裝在裸屋面301上，上面鋪蓋中空或蜂窩透明瓦片302，即構成光熱屋面300。透明瓦片302可以與臨近正常瓦片具有同樣的風格以增強美感。貯水器303(或其它受熱器)可以被安裝在光熱屋面300上方的屋面下。
實施例3 :超輕薄板太陽能熱水器 如圖4所示，將超薄熱管太陽能集熱器100安裝在隔熱層401和防護玻璃402中間，四周用金屬框架403固定，即構成超輕薄板太陽能熱水器400。它的特點是重量輕、厚度薄、可以與貯水箱分體安放。因此可以替代傳統(tǒng)太陽能熱水器被懸掛在陽臺的護欄上、向陽的墻面上、或安放在屋頂上。防護玻璃402也可以采用雙層結構，其夾層內部也可以充添氦氣或抽成真空，以增強隔熱效果。 需要強調指出的是，上面給出的具體實施例僅為方便闡述本發(fā)明之工作原理。實施者可以應用本發(fā)明之工作原理對上述具體實施例進行多種多樣的修改和細節(jié)完善。但所有如此產(chǎn)生的實施例變種都屬于本發(fā)明之工作原理的具體體現(xiàn)，因此亦被包含在本發(fā)明之權利要求書中所要求的權利范圍內。
權利要求
一種太陽能熱管集熱器，由透明封裝袋101，被封裝其內的輸液板102、液態(tài)工質103和氣態(tài)工質104，以及連接管105和換熱器106構成，其特征是厚度超薄，具備熱二極管特性，可以與受熱器分體安放。
2. —種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是所述透明封裝袋101內部 的非揮發(fā)性氣體均被排除。
3. —種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是所述輸液板102由多孔隙 材料制成，其上開有利于氣態(tài)工質傳輸?shù)臏喜邸?br>
4. 一種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是所述的透明封裝袋101和 輸液板102均可以采用柔性材料制造，因此可以在被彎曲和折疊后仍然保持在工作狀態(tài)。
5 —種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是其可以被固定在普通幕墻 玻璃的背面或中空幕墻玻璃的夾層中構成太陽能光熱幕墻。
6. —種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是其可以被置于透明瓦片的 下面構成太陽能光熱屋面。
7. —種根據(jù)權利要求1所述的太陽能熱管集熱器，其特征是其可以被置于安裝有隔熱 層和防護玻璃的框架內構成超輕薄板太陽能熱水器。
全文摘要
一種用于太陽能光熱產(chǎn)品的太陽能熱管集熱器，其特征是厚度超薄、可以被彎曲和折疊、可以與受熱器(如，貯水箱)分體安放、可以實現(xiàn)與建筑物的完全一體化。
文檔編號F24J2/32GK101776331SQ200910000620
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權日2009年1月9日
發(fā)明者劉偉杰 申請人:劉偉杰