CN101858657A

CN101858657A - 一种聚合物基太阳能集热器的集热管

Info

Publication number: CN101858657A
Application number: CN 201010118757
Authority: CN
Inventors: 林少全; 宋科明; 刘咏平
Original assignee: Guangdong Liansu Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Guangdong Liansu Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2010-10-13

Abstract

本发明涉及一种聚合物基太阳能集热器的集热管，所述集热管由聚合物基体添加导热剂和增溶剂制备成型后，再镀上光选择性薄膜。本发明的集热效果更加明显，且使用寿命更长，进而使得太阳能集热器具有更佳的集热效率和保温效果。优化的集热管道配方确保集热器的抗光、氧老化性更佳，集热效果更好。

Description

一种聚合物基太阳能集热器的集热管

技术领域

本发明专利属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种聚合物基太阳能集热器的集热管。

背景技术

能源和环境是当今世界关注的两大主题。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。太阳能是地球上最根本的能源，地球每年接收的太阳能总量为1×10¹⁸kW·h，相当于5×10¹⁴桶原油，是世界年耗总能量的一万余倍。太阳能利用包括太阳能的光热利用和光电利用，其中太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。已经形成了各种类型的太阳能集热器，用于取暖、制冷、通风、烘干、冶炼、洗浴、灌溉、养鱼、发电等许多方面。

目前太阳能集热器主要使用玻璃和金属材料来制备，在我国又以全玻璃真空集热管为市场主导产品。它的结构类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。其中涂层采用的普遍是多层渐变的Al-N/Al太阳选择性吸收涂层。这一技术是清华大学殷志强教授和他的同事们于1984年发明(专利号为85100142.4)。镀膜是在真空条件下，利用直流磁控反应溅射镀膜的原理，制造具有渐变Al-N/Al选择吸收表面的全玻璃真空集热管。

聚合物管材由于价格便宜，加工容易，耐腐蚀性好，机械性能佳等优点在市政及居民用给水排水系统中已经大量的取代传统的金属、钢筋混凝土管材。近年来，用于输送热水的塑料管道也不断出现，诸如，热水输送和地板采暖用PP-R、PB、塑料管道，以及太阳能热水器用PE-RT、PEX输水管道，它们的市场规模也在不断扩大。但是，总的来说，聚合物材料由于其低的热导率，较差的耐热性过去往往比较少用于太阳能集热器材料。随着高分子材料合成技术以及高导热，耐高温聚合物复合材料、光热高分子复合材料的制备技术的不断成熟，以及各种新型的太阳能集热选择涂层和涂覆技术的不断涌现，从而使聚合物材料来制备太阳能集热器成为可能。

目前国内外已经有一些关于塑胶太阳能集热管的技术研究，但是，总的来说，目前这些塑胶太阳能集热器普遍存在着集热效果不佳，保温效果差的缺点，而且对于太阳能集热管配件方面的研究也比较局限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于聚合物基太阳能集热器的集热管。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种聚合物基太阳能集热器的集热管，所述集热管由聚合物基体添加导热剂和增溶剂制备成型后，再镀上光选择性薄膜。

上述技术方案中，所述聚合物基体、导热剂和增溶剂的制备成型采用注塑、模压成型或挤出成型。

所述聚合物基体采用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸脂、乙丙橡胶、聚苯硫醚、尼龙、PET、或PBT。

所述导热剂采用氧化铝、石墨、碳化硅、碳纤维、石英粉或氧化镁。

所述增溶剂采用PE、PP或POE接枝马来酸酐，氯化聚乙烯或SBS。

所述增溶剂还可以采用PE、PP或POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，氯化聚乙烯或SBS。

所述光选择性薄膜采用涂料镀膜、电镀膜、真空镀膜或磁控溅射。

进一步地，所述光选择性薄膜采用涂料镀膜，所用涂料由吸热剂和涂料基体组成，所述吸热剂采用硫化铅、碳黑、氧化铜或铁锰铜复合氧化物，所述涂料基体采用丙烯酸树脂、氨基树脂、醇酸树脂或有机硅。

本发明作为太阳能集热器的主要配件，使用时位于玻璃盖板之下，保温反光板之上，可由粘结在保温反光板和玻璃盖板之间的管卡固定。制备本发明所用材料由聚合物基体添加导热剂、增溶剂等成型后再镀光选择性吸收膜而成。成型方法选用模压，挤出或者注射成型，优选挤出成型。所用聚合物基体选自聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸脂、乙丙橡胶、聚苯硫醚、尼龙、PET、PBT中的至少一种。优选PE-RT(耐热聚乙烯)或乙丙橡胶。所用导热剂选自氧化铝、石墨、碳化硅、碳纤维、石英粉、氧化镁中的至少一种。优选鳞片石墨材料。所述增溶剂选自PE、PP、POE接枝马来酸酐；PE、PP、POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯；氯化聚乙烯，SBS中的至少一种。优选PE接枝马来酸酐。所述镀膜方法选自涂料镀膜、电镀膜、真空镀膜、磁控溅射中的其中一种，优选涂料镀膜。所用吸热涂料通过在涂料基体中添加吸热剂制备而成。

本发明的集热效果更加明显，且使用寿命更长，进而使得太阳能集热器具有更佳的集热效率和保温效果。优化的集热管道确保集热器的抗光、氧老化性更佳，集热效果更好。

附图说明

图1为本发明应用于太阳能集热器的结构示意图。

具体实施方式

本发明应用于太阳能集热器时的结构如附图1所示，为聚合物基太阳能集热器，由三部分组成：聚合物集热管1，聚合物玻璃盖板2，聚合物保温反光板3。其中聚合物玻璃2选用厚度为1mm的聚碳酸酯玻璃，透光率达到85％。采用挤出成型工艺。面积大小800mm×1200mm。

本发明的聚合物集热管1为主要部件，采用聚合物树脂添加导热剂、增容剂挤出成型后，镀上涂料镀膜而成。聚合物树脂选用PE-RT管材专用料100份，导热剂选用鳞片状石墨10份，增溶剂选用PE接枝马来酸酐5份。树脂基体、导热剂、增溶剂经高速混合机搅拌混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，然后经挤出机加工制备成管材。管材再镀上吸热涂料镀膜，所用吸热涂料通过在涂料基体中添加吸热剂制备而成。聚合物集热管的口径为Φ47mm×1200mm。一端利用同材质堵头热熔密封，数量为10根。

聚合物保温反光板3采用三层结构设计，其中反光层采用厚度为0.2mm的薄铝板、保温层选用1cm厚的硬质聚氨酯发泡塑料，结构层选用2mm厚的高密度聚乙烯层，三层结构采用挤出、滚塑成型。并热压成凹槽型。凹槽型反光保温板大小800mm×1200mm。

对上述聚合物基太阳能集热器进行太阳能集热实验，其结果如下：在晴天将聚合物基太阳能集热器以相对地面45度面朝阳光放置，聚合物管道内装温度为23℃自来水，在集热管上端放置0～100摄氏度的温度计测水温。现场测试时，天气晴朗，最高气温28℃，风级1～2级，在上午10.00开始实验，每隔1小时测试水温结果。水温结果为：10:00am 23℃；11:00am 31℃；12:00am 47℃；13:00am 59℃；14:00am 63℃；15:00；63℃。

Claims

1.一种聚合物基太阳能集热器的集热管，其特征在于所述集热管由聚合物基体添加导热剂和增溶剂制备成型后，再镀上光选择性薄膜。

2.根据权利要求1所述的集热管，其特征在于所述聚合物基体、导热剂和增溶剂的制备成型采用注塑、模压成型或挤出成型。

3.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述聚合物基体采用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸脂、乙丙橡胶、聚苯硫醚、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、或聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT。

4.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述导热剂采用氧化铝、石墨、碳化硅、碳纤维、石英粉或氧化镁。

5.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述增溶剂采用PE接枝马来酸酐、PP接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐、氯化聚乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS。

6.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述增溶剂采用PE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、PP接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、POE接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、氯化聚乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS。

7.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述光选择性薄膜采用涂料镀膜、电镀膜、真空镀膜或磁控溅射。

8.根据权利要求1或2所述的集热管，其特征在于所述光选择性薄膜采用涂料镀膜，所用涂料由吸热剂和涂料基体组成，所述吸热剂采用硫化铅、碳黑、氧化铜或铁锰铜复合氧化物，所述涂料基体采用丙烯酸树脂、氨基树脂、醇酸树脂或有机硅。