一种金属传热全玻璃真空管太阳能集热器技术领域
本发明涉及一种全玻璃真空管太阳能集热器，特别是一种金属传热全玻璃真空管
太阳能集热器。
背景技术
全玻璃真空管太阳能集热器是一种集热效率高，制造成本低的太阳能集热装置，
一直以来也是太阳能集热器市场的主导产品，广泛应用于各种低温热水加热领域。但由于
存在不能承压、单管损毁系统不能工作等缺点。人们在玻璃真空管的基础上相继发展了太
阳热管集热器即金属玻璃真空太阳热管集热器和全玻璃真空太阳热管集热器。热量的传送
依靠热管工作，热管的工作原理是：太阳辐射穿过玻璃管后直接投射到金属吸热板或通过
玻璃内管传导到金属吸热板，金属吸热板将热能再传导给紧密结合金属吸热板中间的热
管，使热管蒸发段内的液体工质迅速汽化，汽化的工质蒸汽上升到热管冷凝段后，在较冷的
内表面上凝结，释放出蒸汽潜热，将热量传递给集热盒内的传热工质。凝结后的液体工质依
靠其自身的重力流回到蒸发段，然后重复上述过程。这两种太阳热管集热器都克服了不能
承压、单管损毁系统不能工作等缺点，具有热容小启动快、能承压、单管损毁不影响系统工
作的优点。但是热管本身也存在明显的缺点：首先，热管在使用过程中随使用时间的延长液
体工质容易分解和汽化进而形成“气堵”，传热效率会逐步衰减而导致传热效率较低。其次，
热管内的液体工质需要依靠其自身的重力回流到蒸发段因而集热器在使用时只能形成热
水箱朝上布置，不能形成热水箱朝下或水平布置，无法满足与建筑物一体化布置的要求。
综上所述，目前还没有一种结构简单，设计合理，传热效率不会逐步衰减、在使用
时既能形成热水箱朝上布置也能形成热水箱朝下或水平布置能满足与建筑物一体化布置
要求的集热器。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简单、设
计合理、传热效率不会逐步衰减、在使用时既能形成热水箱朝上布置也能形成热水箱朝下
或水平布置能满足与建筑物一体化布置要求的集热器。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：该金属传热全玻璃真空管太阳能集热
器包括支架、真空管太阳能集热元件和热水箱，所述支架端部安装有尾托，所述真空管太阳
能集热元件由全玻璃真空管、金属吸热板、自紧式胶塞、防水胶圈组成，所述全玻璃真空管
为双层透明玻璃真空管，所述金属吸热板上涂有吸热涂层，该金属吸热板呈弧状，该金属吸
热板在全玻璃真空管端口处宽度比在全玻璃真空管内宽度略小且呈平板状，所述自紧式胶
塞由两个半圆柱状胶塞组成，自紧式胶塞外侧呈齿状，所述热水箱由承压式金属水箱内胆、
金属梳状导热板、保温材料、金属外壳、冷水进水管、热水出水管组成。
本发明实现目的时，还有这样一些结构特征：
1、所述全玻璃真空管为双层透明玻璃真空管。
2、所述金属吸热板为金属板条涂覆吸热涂层，该金属吸热板呈弧状，该金属吸热
板在全玻璃真空管端口处宽度比在全玻璃真空管内宽度略小且呈平板状。
3、所述自紧式胶塞由两个半圆柱状胶塞组成，自紧式胶塞外侧呈齿状。
4、所述金属梳状导热板的梳齿宽度与金属吸热板在全玻璃真空管端口处宽度相
同，伸入全玻璃真空管端口与金属梳状导热板搭接，金属梳状导热板背部与承压式金属水
箱内胆通缝焊接。
全玻璃真空管为双层透明玻璃真空管。传统全玻璃真空管外管为透明玻璃，而内
管表面涂覆有吸热涂层，太阳光线透过全玻璃真空管外管照射到内管再由其上部涂覆的吸
热涂层吸收并转化为热量然后通过玻璃与金属板交换热量，由于弧形的玻璃内管与金属板
接触不可能充分，因而换热效率较差。双层透明玻璃真空管能让太阳光线透过全玻璃真空
管直接照射到金属吸热板，因而其上部涂覆的吸热涂层所能吸收并转化的热量更多，效率
更高。
金属吸热板呈弧状，弧状金属吸热板一方面可以更好地接受不同方向的阳光直
射，具有更高的吸热效率，另一方面弧状金属吸热板比平面形状具有更高的结构稳定性，在
全玻璃真空管内具有更好的稳定性。
自紧式胶塞由两个半圆柱状胶塞组成，自紧式胶塞的材料本身具有弹性，再加之
外侧呈齿状，使自紧式胶塞具有更好的弹性，两个半圆柱状胶塞在金属吸热板与金属梳状
导热板叠合处将其夹住，安装时通过全玻璃真空管的旋转和前推动作，使自紧式胶塞固定
在全玻璃真空管开口处。自紧式胶塞通过旋转和前推动作后在全玻璃真空管开口处具有较
大的压力，能使金属吸热板与金属梳状导热板更好地结合在一起，同时能隔断全玻璃真空
管内部与外部的空气流动，起到隔热并隔汽的作用。
金属梳状导热板的梳齿宽度与金属吸热板在全玻璃真空管端口处宽度相同，伸入
全玻璃真空管端口与金属梳状导热板搭接，金属梳状导热板背部与承压式金属水箱内胆通
缝焊接。金属梳状导热板伸入全玻璃真空管端口处长度一般为30-35mm，使叠合部分接触较
充分，尽可能减少热量交换损失。金属梳状导热板背部与承压式金属水箱内胆通缝焊接，可
以使所接收到的热量无损失地传导到承压式金属内胆，最后由承压式金属水箱内胆将热量
向其内容的水传导。
太阳光线透过全玻璃真空管直接照射到金属吸热板，被其上部涂覆的吸热涂层吸
收并转化为热量并被金属板条传导，热量传导至全玻璃真空管开口处与金属梳状导热板处
进行交换，热量再经由金属梳状导热板传导至承压式金属水箱内胆，最后由承压式金属水
箱内胆将热量向其内容的水传导。整个热量传递均为通过金属传导方式进行，由于金属热
传导物理特性是恒定的，因此太阳能集热器的传热效率不会逐步衰减。同时金属热传导的
方向只与温差相关而与热水箱的位置无关，因此集热器在使用时既能形成热水箱朝上布置
也能形成热水箱朝下或水平布置能满足与建筑物一体化布置要求。由于整个热量传递仅采
用金属吸热板、金属梳状导热板传导，因此集热器结构简单、设计合理。
本发明的有益效果是，结构简单、设计合理、传热效率不会逐步衰减、在使用时既
能形成热水箱朝上布置也能形成热水箱朝下或水平布置能满足与建筑物一体化布置要求。
附图说明
图1是本发明的平面示意图。
图2是本发明的热水箱朝下时的侧向视图。
图3是本发明的纵向剖视图。
图4是本发明的全玻璃真空管的横向剖视图。
图5是本发明的金属梳状导热板的平面示意图。
图6是图1的金属传热全玻璃真空管太阳能集热器串联后的平面示意图。
图中1.支架，2.真空管太阳能集热元件，3.热水箱，4.尾托，5.全玻璃真空管，6.金
属吸热板，7.自紧式胶塞，8.防水胶圈，9.金属水箱内胆，10.金属梳状导热板，11.保温材
料，12.金属外壳，13.冷水进水管，14.热水出水管。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6并通过实施例对本发明作进一步的详细说
明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
该金属传热全玻璃真空管太阳能集热器包括支架1、真空管太阳能集热元件2和热
水箱3，所述支架1端部安装有尾托4，所述真空管太阳能集热元件2由全玻璃真空管5、金属
吸热板6、自紧式胶塞7、防水胶圈8组成，所述全玻璃真空管5为双层透明玻璃真空管，所述
金属吸热板6上涂有吸热涂层，该金属吸热板6呈弧状，该金属吸热板6在全玻璃真空管5端
口处宽度比在全玻璃真空管5内宽度略小且呈平板状，所述自紧式胶塞7由两个半圆柱状胶
塞组成，自紧式胶塞7外侧呈齿状，所述热水箱3由承压式金属水箱内胆9、金属梳状导热板
10、保温材料11、金属外壳12、冷水进水管13、热水出水管14组成。
太阳光线透过全玻璃真空管5直接照射到金属吸热板6，照射到金属吸热板6上的
光线被其上部涂覆的吸热涂层吸收并转化为热量并被金属板条传导，热量传导至全玻璃真
空管5开口处与金属梳状导热板10处进行交换。热量再经由金属梳状导热板10传导至承压
式金属水箱内胆9，最后由承压式金属水箱内胆9将热量向其内容的水传导。
承压式金属水箱内胆9的直径一般为35厘米，该种热水箱3可以集热也可以储藏热
水，集热器带该种热水箱3时一般被称为整体式太阳能热水器，每个整体式太阳能热水器既
可供用户单独直接使用，也可以串联后集中使用，一般用于屋面。
如果承压式金属水箱内胆9的直径缩减为10厘米左右，此时热水箱3一般被称为联
箱，该联箱主要功能为集热，热水由额外的储藏热水容器储藏。集热器带联箱和额外的储藏
热水容器的一般被称为分体式太阳能热水器，每个分体式太阳能热水器既可供用户单独直
接使用，也可以串联后集中使用，一般可用于阳台或屋面。
由于整个热量传递均为通过金属传导方式进行，而金属热传导物理特性是恒定
的，因此太阳能集热器的传热效率不会逐步衰减。
金属热传导的方向只与温差相关而与热水箱的位置无关，因此集热器在使用时不
管用户单独直接使用还是串联后集中使用既能形成热水箱3朝上布置也能形成热水箱3朝
下或水平布置，能满足与建筑物一体化布置要求。具体的讲有三种布置方式：1、集热器的热
水箱3可以以一定的角度朝上布置。2、集热器的热水箱3可以以一定的角度朝下布置。这种
布置方式的优点在于：其一，可以使集热器之间为了减少相互之间的遮挡所需要的间距因
为可以不考虑热水箱3本身的高度而比传统的热水箱3朝上布置的间距小，可以使相同的屋
面布置更多的集热器或是集热器得到更长时间的光照。其二，热水箱3朝下使得太阳能热水
器重心下移，具有更好地抗风能力。3、集热器的热水箱3可以水平布置。集热器的热水箱3水
平布置时，一般全玻璃真空管朝东西向布置。这种布置方式主要用于屋面集热，既可以使集
热器贴近屋面布置而不影响建筑物的造型，也可以离开较大的距离布置形成类似葡萄架的
屋面构架提供屋面休闲的功能。
由于整个热量传递仅采用金属吸热板6、金属梳状导热板传导10，因此集热器结构
简单、设计合理。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名
称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依
据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发
明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种
各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求
书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。