太陽能熱吸收器元件的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請總的來說涉及太陽能熱吸收器元件。
【背景技術】
[0002]現有的太陽能集熱器通過將熱絕緣體和具有傳熱管的太陽能熱吸收器依次使一個在另一個上面而安裝到集熱器框架內部，并且將透明罩固定于框架來制造。現有的集熱器結構能使周圍空氣流過集熱器結構并且干燥集熱器的內部部件。
[0003]然而，現有的集熱器能使沙子、鹽和昆蟲順著流動空氣侵入其結構內部，這造成降低集熱器壽命和效率的損害。
[0004]此外，現有的集熱器由于通風結構而遭受大的熱損失。
[0005]此外，現有的集熱器遭受濕氣冷凝和來自絕緣體的其它蒸發組分冷凝至罩的內表面上，這減少了集熱器的運行時間。
[0006]前述缺點顯著限制了現有集熱器的可用性。
【發明內容】
[0007]因此，本發明的一個目的是克服上述缺點并且提供一種有效率的并且成本有效的太陽能熱吸收器元件。
[0008]本發明的一個目的通過提供權利要求1的太陽能熱吸收器元件、權利要求5的太陽能集熱器和權利要求6的加熱系統而實現。
[0009]根據本發明的一個實施方式，太陽能熱吸收器元件包括玻璃罩和包括傳熱管的高選擇性真空涂覆的壓焊式(roll-bond)吸收器，配置為將玻璃罩和壓焊式吸收器彼此附接使得玻璃罩和壓焊式吸收器之間存在距離的熱塑性密封件，以及由玻璃罩、壓焊式吸收器和熱塑性密封件形成并且充滿低熱傳導氣體的密閉空間。
[0010]術語“高選擇性真空涂層”指的是例如如下的涂層:該涂層在真空中沉積并且所述涂層形成具有大于96%的太陽能吸收率但在紅外線輻射下具有低的熱發射的選擇性吸收器涂層。
[0011]術語“壓焊式吸收器”指的是包括至少一個管并且由壓焊技術提供的吸收器。
[0012]術語“熱塑性密封件”指的是通過熱塑性密封(TPS)技術制成的密封件。
[0013]術語“低熱傳導氣體”指的是例如具有低的熱傳導率的氣體，如惰性氣體。低熱傳導氣體可以是例如氬、氣或氣。
[0014]根據本發明的一個實施方式，太陽能集熱器包括太陽能熱吸收器元件，所述太陽能熱吸收器元件包括玻璃罩和包括傳熱管的高選擇性真空涂覆的壓焊式吸收器。所述元件進一步包括配置用于將玻璃罩和壓焊式吸收器彼此附接使得在玻璃罩和壓焊式吸收器之間存在距離的熱塑性密封件，以及由玻璃罩、壓焊式吸收器和熱塑性密封件形成并且充滿低熱傳導氣體的密閉空間。
[0015]根據本發明的一個實施方式，加熱系統包括太陽能熱吸收器元件，該元件包括玻璃罩和包括傳熱管的高選擇性真空涂覆的壓焊式吸收器。元件進一步包括配置為將玻璃罩和壓焊式吸收器彼此附接使得在玻璃罩和壓焊式吸收器之間存在距離的熱塑性密封件，以及由玻璃罩、壓焊式吸收器和熱塑性密封件形成并且充滿低熱傳導氣體的密閉空間。系統進一步包括連接至太陽能熱吸收器元件的熱泵。
[0016]本發明進一步的實施方式在從屬權利要求中限定。
[0017]動詞“包括”用在本文中作為開放式限制，該限制既沒有排除也沒有要求存在未列舉的特征。動詞“包含”和“具有”的限定與所述包括相同。
[0018]在此使用的術語“一個(a，an) ”和“至少一個”限定為一個或多于一個，而術語“多個”限定為兩個或多于兩個。
[0019]在此使用的術語“另一個”限定為至少第二個或更多個。
[0020]通常采用術語“或者”表示包括“和/或”，除非內容另有明確規定。
[0021]對于上述限定的動詞和術語，應使用這些限定，除非在權利要求中或說明書的其它地方給出不同限定。
[0022]最后，從屬權利要求中記載的特征可以互相自由組合，除非另有明確聲明。
[0023]附圖的簡要說明
[0024]本發明的實施方式將參照附圖描述，其中
[0025]圖1示出太陽能熱吸收器元件的橫截面，
[0026]圖2示出太陽能集熱器的橫截面，并且
[0027]圖3示出加熱系統。
[0028]附圖的詳細描述
[0029]圖1示出太陽能熱吸收器元件(組件)100的橫截面。
[0030]元件100包括高度透明的玻璃罩110，所述玻璃罩110允許太陽能輻射到達壓焊式吸收器120并且同時覆蓋高選擇性真空涂覆的吸收器120以避免機械損傷、昆蟲和灰塵。此外，玻璃罩110減少來自吸收器120的熱損失。
[0031]所述吸收器120配置為吸收太陽能輻射。吸收器120包括至少一根傳熱管126并且它通過壓焊技術形成，其中，兩塊例如鋁板通過滾壓工藝結合在一起。所述一個或多個管126的圖案和尺寸通過特殊的絲網和油墨被印在一塊板的內表面上。印刷圖案保留在結合板的內表面之間，并且在所述結合后，所述一個或多個管126通過膨脹貫穿印刷圖案的壓縮空氣形成。
[0032]所述一個或多個管126形成連續的傳熱通道，該通道具有入口 127a和出口 127b并且配置為循環吸收器120內部的傳熱流體，例如水、空氣或防凍劑。所述一個或多個管126的設計可設計成例如作為單扭管(single twisting tube) 126和/或多支管126，其配置用于減少傳熱流體的流動阻力。
[0033]入口 127a和出口 127b配置為連接外部裝置，例如太陽能集熱器或其轉接機構的管。
[0034]剛性吸收器120在玻璃罩110和吸收器120之間始終保持距離h—一防止所述吸收器120朝所述玻璃罩110彎曲以使熱損失最小化。當距是1mm時，熱損失最小化。如果所述吸收器120朝所述玻璃罩110彎曲，使得距離h小于10mm，則熱損失顯著增加。
[0035]吸收器120包括在吸收器120的前表面122上的高選擇性真空涂層150，例如所謂的包括基于硅、鋁和鈦的陶瓷層的MEMO涂層。包括層152、154、156的涂層150通過物理氣相沉積(PVD)工藝和/或等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝一次性(at once)真空沉積在整個和所有的吸收器120上。
[0036]前表面122上的第一層152配置為吸收光并且防止吸收器材料的元素的擴散，所述擴散降低吸收器120的性能。層152具有包含鈦、鋁、氮和以下元素:硅、釔、鈰和鉻之一的組成。
[0037]層152可以具有例如10nm-600nm的層厚度并且它可以包括例如鈦、鋁、硅和氮(TixAlySiz)N3O或者，釔、鈰和/或鉻可被另外使用或替代硅。
[0038]系數x、y、z和a還有隨后的系數b表示層152、154、156的化學計量(stequ1metric)組成或非化學計量(nonstequ1metric)組成。
[0039]層152的X、y、z和a的值可分別是例如0.4,0.5,0.1和1.0。典型地，x的值是
0.3-0.5，y 的值是 0.3-0.6，z 的值是 0.03-0.2，而 a 的值是 0.9-1.1。
[0040]層152上的第二中間層154配置為吸收光并且增加所選擇波長的干涉。層154具有包含鈦、鋁、氮、氧和以下元素:硅、釔、鈰和鉻之一的組成。
[0041]層154可以具有例如10nm-150nm的層厚度并且它可以包含鈦、鋁、硅、氮和氧(TixAlySiz)Na0b°或者，釔、鈰和/或鉻可被另外使用或替代硅。X、1、z、a和b的值可分別是例如0.4,0.5,0.1,0.8和0.3。典型地，x的值是0.3-0.5，y的值是0.3-0.6，z的值是
0.03-0.2，a 的值是 0.2-0.8，而