專利名稱：中高溫型太陽(yáng)能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中高溫型太陽(yáng)能集熱器，屬太陽(yáng)能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景領(lǐng)域目前國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)使用的太陽(yáng)能集熱器，都屬于低溫型，主要用于家庭熱水供應(yīng)。這種集熱器使用了低溫型太陽(yáng)能集熱管，如果直接用太陽(yáng)能集熱管加熱水，水溫低于100℃，因?yàn)椴ＡЪ療峁懿荒艹惺芨哂谝粋€(gè)大氣壓的壓強(qiáng)。低溫型集熱管的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層基本上為鋁(Al)與氮化鋁(AlN)的復(fù)合物，其中的金屬鋁按照設(shè)定的比例分布在氮化鋁金屬陶瓷中。用磁控濺射方法可以制備出選定厚度的多層膜，這種組合膜層對(duì)太陽(yáng)光譜具有良好的選擇性吸收作用。但是由于復(fù)合膜中均勻存在的大量的鋁的單粒子在較高溫度下趨于聚集，使復(fù)合膜層變色，破壞了光熱轉(zhuǎn)換性能，所以一般AlN-Al太陽(yáng)能集熱管的高溫?zé)岱€(wěn)定性較差，不能用在中高溫型太陽(yáng)集熱器中。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的中高溫型太陽(yáng)能集熱器，包括上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，并通過(guò)固定密封圈與上方盒相對(duì)固定，下端伸入下方盒中，并通過(guò)尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置于集熱管內(nèi)，U型管外套有導(dǎo)熱鋁翼，U型管的上端兩出口分別與進(jìn)油管和連通管或出油管和連通管相接，進(jìn)油管、出油管和連通管置于上方盒內(nèi)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的中高溫型太陽(yáng)能集熱器，可以提供多個(gè)溫度在100℃以上的導(dǎo)熱油集熱板串聯(lián)連接，利用太陽(yáng)能將循環(huán)管道中的導(dǎo)熱油加熱至100℃以上，整套集熱器的所有元器件可以承受250℃的溫度。中高溫集熱器具有廣泛的用途，導(dǎo)熱油通過(guò)二次熱交換可以產(chǎn)生蒸汽，用于海水淡化、倉(cāng)庫(kù)烘干、食品加工、或家庭供暖及做飯等等。這種集熱器特別適合缺少能源供給的邊遠(yuǎn)地區(qū)和海島的居民或部隊(duì)的日常生活使用。同等尺寸的中高溫型太陽(yáng)能集熱器的造價(jià)與目前大量使用的民用太陽(yáng)能熱水器幾乎相同，這為其推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。
圖2是集熱器中每根集熱管的剖視圖。
圖3是


圖1的B-B剖視圖。
圖4是U型管與進(jìn)、出油管的連接示意圖。
圖1-圖4中，1是上方盒，2是集熱管，3是下方盒，4是平板支架，5是反光瓦，6是導(dǎo)熱鋁翼，7是固定密封圈，8是U型管，9是進(jìn)油管，10是出油管，11是連通管，12是尾罩，13是保溫材料。
本實(shí)用新型所采用的中高溫太陽(yáng)能集熱管，其涂層為包埋Nb、Ti金屬團(tuán)蔟的金屬陶瓷薄膜，該技術(shù)已由本申請(qǐng)人申請(qǐng)專利，其申請(qǐng)?zhí)枮?1136648.6，申請(qǐng)日為2001年10月25日。由于采用耐高溫的Nb、Ti金屬包埋，替換了金屬Al，使得復(fù)合金屬陶瓷薄膜的高溫?zé)岱€(wěn)定性好。這種薄膜即在空氣中加熱至400℃，其顏色及性能不發(fā)生變化。在太陽(yáng)能集熱管中，復(fù)合膜位于兩層密封玻璃管中，處于較好的真空條件下，這更加有利于提高其高溫?zé)岱€(wěn)定性能。為了在集熱管中獲得溫度高于100℃以上的流動(dòng)的導(dǎo)熱油，因此要求太陽(yáng)能集熱管中的復(fù)合薄膜所承受的悶曬溫度要大大高于200℃，所以本實(shí)用新型必須選用中高溫太陽(yáng)能集熱管，一般的民用低溫集熱管不能使用。
太陽(yáng)輻射光是離散性的，為了在太陽(yáng)能集熱管中獲得數(shù)百度的中高溫，每只聚熱管必須配置較大面積的聚焦式反光瓦，以便收集較多的太陽(yáng)輻射光聚焦到集熱管上，提高集熱管中的光熱轉(zhuǎn)換溫度。本實(shí)用新型采用了CPC型鏡面鋁反光瓦5，其體積小，聚焦系數(shù)大，可以高效的將接受到的太陽(yáng)輻射光集中到集熱管的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層上。CPC型反光瓦的主要技術(shù)參數(shù)是聚光比Cr(Concentration ratio)，本實(shí)用新型選擇Cr＝1.48。
反光瓦的安置可有兩種方式，一種是與地面成一定角度的豎直方式，角度根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥却_定，另一種為水平方式，整體集熱器同樣有一定角度的傾斜。采用這種參數(shù)的反光瓦，在1020mm寬度的集熱器上可以放置6只中高溫太陽(yáng)能集熱管，集熱管長(zhǎng)度可以選用1.2m、1.5m、1.9m等等。反光瓦的表面要進(jìn)行鍍膜處理，使用濺射方法，先濺射一層純鋁，然后再濺射一層AlN薄膜，這樣可以防止表面腐蝕，并有利于清洗。
集熱管2中使用銅U型管8與導(dǎo)熱鋁翼6組合的導(dǎo)熱器件，圖3所示為集熱管2與U型管8、導(dǎo)熱鋁翼6安裝后的斷面結(jié)構(gòu)，U型管與導(dǎo)熱鋁翼置于集熱管2的內(nèi)壁中，導(dǎo)熱鋁翼是兩半對(duì)接，預(yù)留彈性對(duì)接接口，使鋁翼展開后能夠與集熱管內(nèi)壁、U型管外壁緊密接觸，以保證高效地將集熱管太陽(yáng)能選擇性吸收涂層上的高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換到U型管內(nèi)的導(dǎo)熱油中，由導(dǎo)熱油將熱量帶至外部的使用裝置。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，每塊太陽(yáng)能集熱板上設(shè)置了6根太陽(yáng)能集熱管，每根集熱管中均有U型管與導(dǎo)熱鋁翼，它們的連接方法如圖4所示。每塊集熱板上有6根集熱管2，每個(gè)集熱管內(nèi)有換熱的U型銅管8與導(dǎo)熱鋁翼6，U型銅管與進(jìn)油管9、連通管11、出油管10的連接分成兩組，每組三只并聯(lián)，兩組由連通管11相互串聯(lián)，進(jìn)油口9和出油口10左右各一個(gè)，進(jìn)、出油口可以互易。U型管采用直徑8mm或10mm的紫銅管，6只U型管按圖3方式與直徑22mm或16mm的進(jìn)油管、連通管或出油管焊接相連，介質(zhì)油從進(jìn)油口9進(jìn)入后流經(jīng)相互串聯(lián)的兩組集熱管，因此從出油口流出時(shí)經(jīng)過(guò)了兩次集熱管加熱，使導(dǎo)熱油的溫度不斷提高。導(dǎo)熱鋁翼6用0.5mm厚、型號(hào)為L(zhǎng)2m的鋁板壓制而成，管中的鋁翼是由兩半園組成，對(duì)接后的直徑小于集熱管內(nèi)徑36mm，每片半園鋁翼的外園中心向內(nèi)壓有與U型銅管相配的槽，以便U型管能鑲嵌到鋁翼中，并緊密接觸。
U型管的出口端與進(jìn)油管、出油管和連通管用耐高溫的保溫材料13密封在不銹鋼板材的上方盒1中。
權(quán)利要求1.一種中高溫型太陽(yáng)能集熱器，包上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，其特征在于還包括反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，并通過(guò)固定密封圈與上方盒相對(duì)固定，下端伸入下方盒中，并通過(guò)尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置于集熱管內(nèi)，U型管外套有導(dǎo)熱鋁翼，U型管的上端兩出口分別與進(jìn)油管和連通管或出油管和連通管相接，進(jìn)油管、出油管和連通管置于上方盒內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種中高溫型太陽(yáng)能集熱器，屬太陽(yáng)能設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該集熱器包括上方盒、下方盒、集熱管和平板支架，反光瓦和U型管，所述的集熱管的上端伸入上方盒中，并通過(guò)固定密封圈與上方盒相對(duì)固定，下端伸入下方盒中，并通過(guò)尾罩固定；所述的反光瓦墊在集熱管下，反光瓦平鋪在平板支架上；所述的U型管置于集熱管內(nèi)，U型管外套有導(dǎo)熱鋁翼，U型管的上端兩出口分別與進(jìn)油管和連通管或出油管和連通管相接。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的集熱器，利用太陽(yáng)能將循環(huán)管道中的導(dǎo)熱油加熱至100℃以上，因而具有廣泛的用途，導(dǎo)熱油通過(guò)二次熱交換可以產(chǎn)生蒸汽，用于海水淡化、倉(cāng)庫(kù)烘干、食品加工、或家庭供暖及做飯等。
文檔編號(hào)F24J2/14GK2532425SQ02208888
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者趙夔, 王莉芳, 謝大林, 張保澄, 張彬, 鄒定國(guó) 申請(qǐng)人:趙夔, 鄒定國(guó)