[实用新型]一种全玻璃真空管太阳开水器

说明书

本实用新型属于真空管集热器技术及太阳能应用领域，特别涉及太阳开水器的结构设计、制作。

继平板太阳集热器之后，70年代世界出现了真空管式太阳集热器。由于它采用了选择性吸收表面和真空绝热技术，有效地降低了热损，明显地提高了集热效率和可运用温度。70年代末80年代初，清华大学电子工程系，上海硅酸盐所等单位研制了全玻璃真空集热管及集热器。由于它结构工艺较简单，成本较低，在我国不少城镇获得推广运用。80年代中后期，清华大学研制成功的AL－N／AL太阳光谱选择性吸收表面及连集管，达到了国际同类产品先进水平，显示出明显的优点，这对于我国真空管太阳集热器的推广应用产生了较大的影响。这几年真空管太阳集热器发展势头很快，但其主要用途是作太阳热水器，主要供洗澡用。其基本结构是多根真空集热管并排连接在一起并与一蓄水箱连通，水在集热管与水箱中循环，使水温升高。这种结构很难使水温达到100℃以上。

然而，随着太阳热水器的逐步推广，人们对太阳开水器的需要已日益迫切地提到了日程上。玻璃金属结构的集热管可以产生100℃以上的高温热水。但这种集热管结构、工艺复杂，价格昂贵，难于推广使用。

广州能源所1986年12月鉴定了一种太阳开水器，为三级太阳能开水器，它由不同类型的太阳集热器串联而成。其第一级用平板集热器，第二级用蜂窝集热器，第三级用聚光式集热器，第三级的集热元件为水平放置的真空集热管。该装置具体结构为18台平板集热器、7台蜂窝集热器和3台真空管集热器联合组成，可产生开水。图1表示了三级串联的工作原理。在图1中，冷水由平板集热器1的入口A进入，稍被加热的水从出口B流出后一分为二，同时流入平板集热器2和3的入口C’和C”，平板集热器1、2、3组成第一级加热，由D’和D”出来的热水共同流入蜂窝集热器4的入口E，经该集热器完成第二级加热后，从出口F流入由三组并联的真空管集热器，进行第三级加热，当水被真空管集热器“烧”开时，温控阀门使冷水流进，于是开水便从出口H流出。该装置由于流入真空集热管的是已被前两级加热了的热水，集热管受到的热冲击小，不易炸裂。这种开水器的不足之处是：一、由于涉及三种不同类型的集热器，装置过于复杂，难以推广使用；二、作为第三级产生开水的真空集热管，由于被水平放置故集热效率被降低；三、不宜小型化，限制了使用范围；四、由于平板集热器在大多数地区冬季不能使用，因此该装置通常不能四季使用，运用时间有较大的局限性。

本实用新型的目的在于克服上述太阳开水器的不足之处，设计出一种全玻璃真空集热管作为采热元件而构成太阳开水器，使其具有结构简单、有较高的集热效率、能全年使用的优点。

本申请发明人关于集热管放置方位对其采热效率的影响进行了大量的理论计算与实验分析研究，首次得到：集热管南北方向竖直放置要比东西方向水平放置集热效率高约10％的结论。集热管竖直放置用于开水器的一个关键问题是开水从集热管中取出困难，已有的太阳能热水器的连集管无法使开水顺利取出。基于上述研究成果以及存在的困难，本发明人对连集管结构进行了重新设计，并用它与全玻璃集热管组合成一种新结构的太阳开水器。

本实用新型所述的太阳开水器，由连集管、集热管及反射板等组成，其特征在于所说的集热管由二只以上单排竖放的全玻璃集热管构成，其中一只以上的集热管组成低温区，一只以上的集热管组成高温区，低温区装有带阀门的进入管，高温区有出水管，冷水通过阀门流入低温区，开水从高温区流出，所说的连集管由与集热管密封联接的联接器和联接器上的导管组成，导管的一端接于联接器的上部，引导该集热管的出水；另一端接至第二集热管上的联接器，并通过该联接器直伸到集热管下部，成为第二只集热管的进水管。第二只集热管联接器的上部又接另一导管，引导该集热管出水，另一端接至第三只集热管联接器进口…。

本实用新型所说的反射板可由设置在低温区的平面反射板和高温区的曲面或折面反射板所组成。

本实用新型可采用温控仪及电磁阀实现水温及进出水自动控制。温控仪的温度传感器安装在高温区的出水处，当水温达到沸腾温度时，电磁阀自动打开，则冷水进入，开水流出。本实用新型也可以在高温区出水处安装一水温计，当水温到达100℃时，打开冷水阀，冷水流入开水流出。

本实用新型具有以下特点：

一、仅使用一种全玻璃真空集热管作集热元件结构简单；采用不同反射板和由于进水温度不同形成高低温两个工作区，管子不易炸裂。

二、集热管竖向（南北向）放置，对太阳方位角变化有准跟踪性，集热效率比管子横放高约10％。