[实用新型]弹性减压抗冻型平板太阳能热水器

说明书

本实用新型所涉及一种弹性减压抗冻型平板太阳能热水器，属太阳能热利用

技术领域。

平板太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能并向工质传递热量的装置。它结构简单，热转换效率高，成本低，可固定安装，可同时利用直射辐射和散射辐射，它是太阳能热水系统的核心部件，是目前世界上应用最广泛的太阳能热水器之一。但平板太阳能热水器存在一个致命的弱点是抗冻性能差。冬季，当气温降到0℃以下，集热器板芯内的水凝结成冰体积膨胀，造成板芯吸热管和集热管被胀裂漏水。为了解决这一关键技术难题，国内例如北京桑普技术公司采用橡胶管制成平板集热器的集热管，橡胶集热管与金属芯条采用粘合剂粘接。由于粘合剂和橡胶管可能因老化问题，影响其使用寿命和可靠性。国外，例如澳大利亚生产的抗冻型平板太印能集热器，采用集热板加热工质，换热器置于热水箱中，工质凝固点很低，即使在-30℃以下也不会凝固，因此它比较理想地解决了平板太阳能热水器的抗冻问题，但制造工艺复杂，成本高。

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种在不改变集热板的结构，只是在金属集热管里面设计制作一个抗冻装置，保护集热管不被胀裂，有效的解决抗冻问题，制造工艺简单、成本低廉的弹性减压抗冻型平板太阳能热水器。

本实用新型的技术方案为：该弹性减压抗冻型平板太阳能热水器由太阳能集热板芯条1、金属集热管2组成。截面为异形形状的金属集热管2内插入一根非金属塑性抗冻管3，非金属塑性抗冻管3可采用两端密封的空心橡胶管或其他弹性材料制成。

附图为本实用新型的装置结构示意图。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：首先制作金属集热管2成椭圆、8字或者其他异形，然后将金属集热管2与太阳能集热板芯条1按常规方法焊接成太阳能集热板芯。最后在金属集热管2中插入一根非金属塑性抗冻管3。非金属塑性抗冻管可采用两端密封的空心橡胶管或其他弹性材料制成，空心橡胶管内可填充海绵等弹性材料。抗冻管材料要求无毒，不污染水质，耐候性好，在-40℃-90℃均有很好的弹性及抗老化性。

实施例：(铜材料制成的太阳能集热板芯)

金属集热管2按照平板太阳能集热器标准设计，一般为φ25—40mm，R＝12.5—20mm，非金属塑性抗冻管3根据太阳能集热器板芯1内的水的总量和相变体积膨胀率设计，一般为φ10—40mm，r＝5—20mm。我们知道，0℃的水的比容为1.0002cm³/g，0℃的冰的比容为1.0901cm³/8，体积膨胀率约为9％，若继续降温，冰的比容随之减小，在-20℃—-10℃时，冰的体积膨胀数为1.125×10^-4/k比铜的体积膨胀系数5.1×10^-5/k稍大，因此，集热板被胀裂，主要是在0℃时发生相变造成的。水凝结成冰是个渐变的过程，由于芯片吸热管细，容水量少，金属集热管粗，容水量大，而且我们增加了一根热容量大且散热慢的橡胶管或非金属塑性管，相对于芯条起着热源的作用，因此集热板的冻结顺序是由芯条中部向上下集热管的方向进行，集热管中由于非金属塑性抗冻管的弹性形变，给水变成冰的相变体积留出了空间，从而集热管也不会被胀裂。

该实用新型可广泛用于铜、铜铝复合、铝、不锈钢及其他材料制成的各种类型的平板太阳能热水器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

该实用新型采用顺序冻结原理和弹性形变原理，解决了平板型太阳能集热器的抗冻关键技术问题，结构简单，制造方便，成本低廉，实现了平板太阳能热水器的全天候使用，即使在北方寒冷地区使用，冬季也不需要放空集热器内的水，管理和使用方便，若发现非金属塑性减压管老化，只需抽出来，换上一个新的即可。更换和维护十分方便。