CN102119304A - 反射镜 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的反射镜组件包括反射镜(1)和面对面板(2)，在反射镜和面对面板之间具有密封气体空间(5)。反射镜(1)可以是：包括玻璃基片(10)、银涂层(11)、及至少一个涂料层(12)的反射镜；或者包括粘结到基片(13)上的有机反射镜膜(14)的反射镜。在玻璃反射镜的情况下，至少一个涂料层(12)面对密封气体空间(5)，而在包括有机反射镜膜(14)的反射镜的情况下，反射镜膜面对密封气体空间(5)。

Description

反射镜
技术领域
本发明涉及反射镜，具体地说用作太阳能反射器。
本发明的反射镜可以用作在太阳能或加热装置(例如聚焦式太阳能发电设备)中的反射器。这样的装置使用太阳能产生热量，该热量可以变换成电力或用于蒸汽生产。聚焦式太阳能发电设备(其中可以使用根据本发明的反射镜)包括例如抛物面槽型发电设备、中央塔型发电设备(也叫做定日镜型发电设备)、盘式收集器及Fresnel反射器型发电设备。根据本发明的反射镜组件可以用在这样的装置中，作为平的或弯曲的反射镜。
背景技术
太阳能反射器可以使用自支承玻璃反射镜或者通过形成层叠件而产生，该层叠件包括粘结到支承薄片的薄玻璃反射镜或反射镜膜。当使用玻璃反射镜时，如果它很薄，则可以得到用于反射镜的高反射能力，从而当通过反射镜的玻璃基片时，吸收最少的太阳能。然而，薄玻璃反射镜可能在机械强度方面差，因此通常必需的是，将它们层叠在支承基片(例如金属薄片)上。可选择地，有机反射镜膜(例如，高反射性膜、无玻璃膜、聚合物基膜或镀银丙烯酸膜)是可买到的，并且可以粘附到基片上，以便形成太阳能反射器。
用于太阳能反射器的反射镜要求良好的老化性能，例如：
-良好的耐腐蚀性：反射镜的部分的逐渐腐蚀可能减少聚焦式太阳能发电设备的总反射表面，并因而降低设备的发电量；
-良好的机械强度：太阳能反射器常常放置在沙漠环境中，在该处风和/或沙侵蚀可能是个问题，特别是对于有机反射镜膜而言；
-对于紫外线的退化作用的良好耐受性：反射镜的反射率，特别是能量反射率，在UV辐射下通常相对于时间下降。
反射镜反射率的较小降低对于太阳能发电设备的整体效率可能是显著的。尽管退化的反射镜可以更换，但这耗时且昂贵，并且导致设备的停机时间。因此，降低反射镜的反射率相对于时间的损失是有利的。
发明内容
根据一个方面，本发明提供一种由权利要求1所限定的反射镜组件。其它权利要求限定本发明的优选和/或可选方面。
根据本发明的反射镜组件包括反射镜和面对面板，在反射镜和面对面板之间具有密封气体空间。就面对面板而言，我们在这里指的是，布置成面对反射镜(即布置成以间隔开的关系面对反射镜)的面板。反射镜从包括如下的组中选择：(a)包括玻璃基片、在玻璃基片的表面处提供的银涂层、以及覆盖银涂层的至少一个涂料层的反射镜(这里叫做“玻璃反射镜”)；和(b)包括粘结到基片上的有机反射镜膜的反射镜。在玻璃反射镜的情况下，至少一个涂料层面对密封气体空间，而在包括有机反射镜膜的反射镜的情况下，反射镜膜面对密封气体空间。
本发明提供一种反射镜组件，该反射镜组件例如用于太阳能反射器，该反射镜组件当暴露于UV辐射时更好地保持其反射率水平；另外，这种反射镜结构提供与用于太阳能反射器的已知反射镜相比同样好或者更好的耐腐蚀性和/或机械强度。
我们已经发现，通过将反射镜布置在密封的、基本上气密的组件中，可以减少其暴露于UV辐射下的光反射率和能量反射率的下降。当密封气体空间处于干燥状态时，情况更是如此。因此，优选地，密封气体空间具有小于0℃的露点温度。这意味着，当组件放置在经历0℃以上温度的环境中时，在密封气体空间中基本上没有出现冷凝。然而，太阳能反射器可能放置在其中特别是在夜间温度可能在结冰以下的环境中。因而可能优选的是，密封气体具有小于-10℃(更优选地小于-20℃或小于-30℃)的露点温度。
密封气体空间可以填充有气体，例如空气、氩气、氮气、或这些气体的两种或更多种的混合物；它可以是具有小于大气压力的压力的低压空间。
有利地，该组件包括干燥剂。这样的干燥剂可以设置在反射镜和面对面板之间提供的间隔件中，例如设置在沿外周延伸的间隔件中。可选择地，它可以设置在密封气体空间本身中。
优选地，反射镜组件的面对面板是玻璃薄片、金属薄片或复合薄片。例如，它可以由钢、不锈钢、镀锌钢、喷涂钢、铝、或塑料制成。有利地，反射镜的基片和面板是相同材料的，从而它们的膨胀系数类似，并且当组件经受温度变化时，在反射镜组件中的内部应力最小。面板的厚度优选地在0.1与6mm之间。
在本发明的一个优选实施例中，在反射镜组件中包括的反射镜是玻璃反射镜(即，包括玻璃基片、在玻璃基片的表面处设置的银涂层、以及覆盖银涂层的至少一个涂料层的反射镜)，并且所述至少一个涂料层面对密封气体空间。
优选地，这样一种玻璃反射镜的玻璃基片由超透明玻璃制成，即由具有表现为Fe2O3的、以重量小于0.02％的总铁含量的玻璃制成。超透明玻璃常常用在太阳能反射器中，因为它有利于反射器的良好能量反射率值；然而UV辐射穿过超透明玻璃的透射率比穿过普通透明玻璃的大。因此，本发明特别适用于其中使用超透明玻璃的那些实施例，使由于暴露于UV辐射的反射器性能退化最小。
可以使用具有铜保护层的反射镜或无铜反射镜。没有铜层的反射镜是优选的，特别是因为它们对于环境的益处。这样的反射镜例如公开在US 6,565,217中。
在玻璃反射镜的银层上涂敷的至少一个涂料层优选地是无铅的或基本上无铅的。这可能具有对于环境的益处。基本上无铅在这里是指，在涂料中铅的比例显著小于在常规用于反射镜的含铅涂料中的铅的比例。如这里所定义的基本上无铅涂料层中铅的比例小于500mg/m2，优选地小于400mg/m2，更优选地小于300mg/m2。在这里所定义的无铅涂料层中的铅比例小于100mg/m2，优选地小于80mg/m2，更优选地小于60mg/m2。这里使用的涂料可以是例如丙烯酸、环氧树脂、或醇酸基的涂料。
有利地，反射镜的总厚度可以大于0.9mm或1.1mm；它可以小于2mm或1.5mm；它优选地是约0.95或1.25mm。这种薄的且柔性的反射镜可以用在其中需要弯曲的反射镜的用途中。当使用平反射器时，反射镜的总厚度可以大于2mm或2.5mm；它可以小于6mm或5mm。
反射镜的银层和涂料层可以是除去边缘的，或者反射镜可以是边缘加工的，例如通过磨削；反射镜组件的密封件可以覆盖银层的边缘，并且有助于保护反射镜免受边缘腐蚀。除去涂料边缘可以是有利的，以便避免或限制气体和/或水分通过涂料，该涂料可能是多孔的。
塑料膜(例如40-50μm厚的聚丙烯膜)可以涂敷到玻璃反射镜的喷涂侧上。如果反射镜破碎，则玻璃碎片粘附到塑料膜。这由于安全原因可能是有利的，并且可便于破碎反射镜的更换。塑料膜的边缘删除可能是有利的，以便保证密封件的良好粘附并因而保证反射镜组件的完整性。
在本发明的可选择实施例中，在反射镜组件中包括的反射镜是粘结到基片的有机反射镜膜，例如反射性聚合物基膜。就有机反射镜膜而言，我们在这里是指以大比例包括有机材料的膜。基片可以是金属的(例如由钢、不锈钢、镀锌钢、喷涂钢、或铝制成)，或者由玻璃或塑料制成。反射镜膜有利地定位成面对密封气体空间；这可有助于保持其机械强度性能、以及其对于基片的粘附。
反射镜和面对面板可以由一个或多个间隔件保持为间隔开的关系。间隔件可以是沿外周延伸的框架。它可以包括金属、复合或有机型材，该型材朝着反射镜组件的外周，即沿其边缘的长度，粘附到面板和反射镜，类似于已知的绝缘玻璃窗(glazing)面板装置。可选择地，根据本发明的反射镜组件可以包括多个间隔件。这些间隔件可以包括：支承柱或纤维阵列，类似于已知的真空玻璃窗面板装置；或由一种材料构成的纵向延伸索，该材料足以耐受压缩，以便起间隔件作用。
在另一个可选择实施例中，反射镜和面对面板可以彼此部分地触及，在它们之间留下多个气体空间。这些不同的气体空间可以由在面对密封气体空间的反射镜表面处或在面对密封气体空间的面板表面处设置的表面结构生成。这种表面结构可以由在反射镜涂料中的脊或通过将压花玻璃用作面对反射镜的面板而形成。
密封气体空间的厚度优选地包括在0.1与20mm之间。当密封气体空间包括多个气体空间时，这些气体空间可以具有在10μm与0.1mm之间的厚度。薄的密封气体空间是优选的，以减小反射镜变形。当玻璃格间气体(interpane gas)的温度升高时，它将趋于膨胀并且产生反射镜的变形，特别是当反射镜很薄时；通过限制玻璃格间气体的量，并因而具有薄的密封气体空间，可以减小或避免这样的变形。可选择地，可以提供与气体空间流体连通的可膨胀腔室(例如袋)，以便吸收在气体空间中气体的体积变化，由此减小或消除反射镜的变形。
密封气体空间的密封状态可以通过在组件中设置密封材料而保持。密封材料有利地形成对于在组件中湿蒸汽和/或水的进入的阻挡物，并且可以将机械强度提供给组件。密封材料可以包括从如下组中选择的至少一种材料，该组包括环氧树脂材料、丙烯酸酯材料、丁基材料、聚氨酯材料、聚硫化物材料、丙烯酸材料以及硅酮材料。根据本发明的硅酮材料可以是MS聚合物。优选地密封材料包括至少一种粘合剂材料。对于在真空下的反射镜组件，密封材料可以包括无机的(例如金属的)密封装置。当在密封材料中使用对于UV辐射敏感的材料(例如，环氧树脂或聚氨酯)时，保护密封剂免于UV辐射可能是有利的。有利地，密封材料对于2mm厚的隔膜具有等于或小于30g/m2.24h的湿蒸汽透过速率(MVTR)，优选地等于或小于20g/m2.24h。这可以有助于将密封气体空间保持在干燥状态下。
有利地，密封材料通过将例如结构材料用作密封材料，可以提供气密地隔离密封气体空间和将反射镜和面板彼此间隔开的功能。这可以避免框架或支柱的使用。
反射镜组件可以是平的或弯曲的。弯曲的反射镜组件可以用作弯曲的太阳能反射器。
在得到弯曲的反射镜组件的方法中，薄的(例如，在0.9mm与2mm之间)、原始平的玻璃反射镜可以组装有弯曲面板(例如弄弯的玻璃薄片)；薄玻璃反射镜将随从弯曲面板的形状，并且密封气体空间将借助于间隔件(一个或多个)和/或密封件而保持。当弯曲反射镜组件用作弯曲的太阳能反射器时，反射的太阳光线聚焦在收集器上，并且在使用中，组件优选地不应该以其中反射的太阳光线聚焦在收集器外的方式扭曲。因此，组件的曲线和密封件组成和尺寸优选地选择成使得反射太阳光线的焦点基本上始终保持在收集器上，认识到如下：
-在组件中的反射镜经受趋于使反射镜恢复其原始平的形状的弹性返回力，和
-组件在使用中可能经受外部力(例如吹在组件上的80km/h的风)。
例如我们已经发现，其中间隔件排它地由沿外周延伸的胶质索形成的反射镜组件可以仅表现出可接受的形状偏差，避免反射的太阳光线的焦点到收集器外。相反，尽管我们可能已经想到，通过更好地将反射镜和面板保持在一起，我们会限制组件当经受内部弹性返回力和/或外部力时的形状偏差，但我们已经惊奇地发现，当太大比例的反射镜和面板表面胶粘在一起时，组件可能表现出更大的形状偏差。
在得到弯曲的反射镜组件的另一种方法中，反射镜和面板都可以分离地弯曲，然后组装。柔性间隔件，例如Swiggle Seal或Super可以用来将反射镜和面板保持成彼此间隔开。
可选择地，为了制造弯曲的太阳能反射器，根据本发明的平的薄反射镜组件可以被弄弯。
根据另一个方面，本发明提供一种由权利要求11所限定的太阳能反射器。
附图说明
现在仅通过举例参照图1至7和参照例1和2、以及比较例1，来描述本发明的实施例。
图1至7是根据本发明的反射镜组件的示意横截面。这些图没有按比例画出。
具体实施方式
图1至5示出了包括玻璃反射镜的反射镜组件。在图1至3中，间隔件是沿外周延伸的框架；在图4中，密封气体空间由多个单独的气体空间组成；在图5中，将密封气体空间抽空，并且间隔件形成支柱阵列。
图1示出了反射镜(1)，该反射镜(1)具有玻璃基片(10)(它可以是超透明玻璃)，该玻璃基片(10)支承银层(11)，该银层(11)覆盖有涂料层(12)。反射镜借助于间隔件(3)和密封材料(4)与面板(2)组装，该面板(2)可以是玻璃薄片、金属薄片或复合薄片。银层和涂料层被除去边缘，从而密封材料粘附到反射镜玻璃基片和面板两者上，并且为了获得反射镜的更好的边缘耐腐蚀性而覆盖银层的边缘。在图2中，反射镜已经通过磨削而进行边缘加工，并且密封材料覆盖银层的边缘。在图3中，面板的表面面积稍大于反射镜，并且密封材料在反射镜的边缘上延伸；因此，密封材料覆盖银层的边缘，尽管反射镜没有被边缘加工。
在图4中，多个气体空间(51、52、53、...)由于在用作面板的压花玻璃薄片的表面处设置织构而形成在反射镜与面板之间。由这些各种单独的气体空间制成的密封气体空间可以被抽空。
图6和7示出了包括反射镜(1)的反射镜组件，该反射镜(1)包括粘结到基片(13)的有机反射镜膜(14)。反射镜膜的例子是反射镜膜或由
Figure BDA0000046577780000072
制造的ECP-305+和ECP-300。密封材料这里起密封剂和间隔件的作用。在图6中，太阳光线穿过反射镜基片(13)，并且由反射镜膜(14)反射；反射镜基片(13)可以是玻璃，优选地是超透明玻璃，并且面对面板是可以是玻璃薄片、金属薄片或复合薄片。在图7中，太阳光线穿过面板(2)和密封气体空间(5)，并且在反射镜膜(14)上反射；反射镜基片(13)可以是玻璃薄片、金属薄片或复合薄片，并且面对面板可以是玻璃，优选地是超透明玻璃。
例1和2是根据本发明的反射镜组件。它们包括
Figure BDA0000046577780000081
型的反射镜，一种由AGC Flat Glass Europe SA商业化的无铜层反射镜，所述反射镜包括玻璃基片(4mm厚的透明浮法玻璃、银涂层及两个氨基醇酸树脂涂料层。银层和涂料层沿反射镜的四个边缘而将边缘除去超过1cm。反射镜借助于沿外周延伸的钢框架和沿外周延伸的密封件与4mm厚的透明玻璃薄片组装，该沿外周延伸的密封件包括丁基橡胶和硅酮。反射镜的涂料层面对密封气体空间，并且反射镜玻璃基片面对组件的外部。密封气体空间为12mm厚，并且密封件具有3.5mm的厚度。在例1中，密封气体空间填充有空气；在例2中，它填充有氩气。
没有按照本发明的比较例1是未组装的
Figure BDA0000046577780000082
反射镜。
例1和2以及比较例1在各个时间段期间，在Q面板试验中经受UV辐射。光反射率(LR)和能量反射率(ER)的结果在表1中给出。光雾也被控制。
Figure BDA0000046577780000083
由表1可看到，通过根据本发明将反射镜组装在组件中，光反射率和能量反射率在暴露于UV辐射之后可以保持得更高。

Claims (11)

1.一种反射镜组件，该反射镜组件包括反射镜(1)和面对面板(2)，在反射镜和面对面板之间具有密封气体空间(5)，其特征在于，反射镜(1)从包括如下选项的组中选择：
(a)包括玻璃基片(10)、在玻璃基片(10)的表面处设置的银涂层(11)、以及覆盖银涂层(11)的至少一个涂料层(12)的反射镜，其中，所述至少一个涂料层(12)面对密封气体空间(5)；和
(b)包括粘结到基片(13)的有机反射镜膜(14)的反射镜，其中，反射镜膜(14)面对密封气体空间(5)。
2.根据权利要求1所述的反射镜组件，其中，密封气体空间(5)具有低于0℃的露点温度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的反射镜组件，其中，密封气体空间(5)是具有小于大气压力的压力的低压空间。
4.根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件，其中，反射镜组件包括干燥剂。
5.根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件，其中，面对面板(2)从包括玻璃薄片、金属薄片和复合薄片的组中选择。
6.根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件，其中，反射镜(1)和面对面板(2)由至少一个间隔件(3)保持为间隔开的关系。
7.根据权利要求1至5任一项所述的反射镜组件，其中，密封气体空间(5)包括多个气体空间。
8.根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件，其中，密封气体空间(5)由密封材料(4)保持于密封状态，该密封材料(4)包括如下组中的至少一种材料，该组包括环氧树脂材料、丙烯酸酯材料、丁基材料、聚氨酯材料、聚硫化物材料、丙烯酸材料以及硅酮材料。
9.根据权利要求8所述的反射镜组件，其中，密封材料(4)对于2mm厚的隔膜具有等于或小于30g/m2.24h的湿蒸汽透过速率(MVTR)。
10.根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件，其中，反射镜组件具有弯曲的形状。
11.一种太阳能反射器，该太阳能反射器包括根据上述权利要求任一项所述的反射镜组件。
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