CN114857785A - 太阳能热吸收元件 - Google Patents

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Abstract

申请涉及一种包括太阳能热吸收元件(100)的太阳能热收集器。元件包括盖玻璃(110)、直流吸收体(120)、用于将盖玻璃和吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h1)的热塑性前密封件(130)和由盖玻璃、吸收体和前密封件形成的前密封空间(134)。前空间被用第一低导热气体(136)填充。元件进一步包括后隔热部件(160)、用于将隔热部件与吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h2)的热塑性后密封件(170)和由隔热部件、吸收体和后密封件形成的后密封空间(174)。后空间被用第二低导热气体(176)填充。元件可以包括例如TPS直流吸收体‑玻璃元件，其中例如玻璃的后隔热部件与TPS密封件密闭密封并且后空间被用第二气体填充。

Description

太阳能热吸收元件
本申请是申请日为2016年5月24日、申请号为201610349618.8、发明名称为“太阳能热吸收元件”的申请的分案申请。
技术领域
申请大体涉及太阳能热吸收元件。
背景技术
沿着流动的空气入侵到太阳能热收集器的结构内侧的沙子、盐和昆虫引起降低收集器的寿命和效率的损害。
为了消除这些损害，已开发出一种热塑性间隔件(TPS)密封的吸收模块，其中盖玻璃通过TPS与吸收体密封。
TPS密封的模块通过防止不期望的沙子、盐和昆虫入侵到吸收元件内侧来保护吸收体。
然而，即使吸收模块是TPS密封的模块，收集器的制造成本也一直很高，因为系列生产中的制造步骤包括添加隔热和将模块手动安装到收集器框架内时的大量手动工作。
发明内容
发明的一个目的是消除以上提到的缺陷并提供一种包括TPS密封的后隔热的太阳能热吸收元件，使得能够通过用于TPS隔热玻璃的制造的现有自动生产线以批量生产制造元件。
发明的一个目的通过提供权利要求1的太阳能热吸收元件、权利要求6的太阳能热收集器和权利要求7的方法来满足。
发明的一个实施例是一种太阳能热吸收元件，包括盖玻璃、直流吸收体、用于将盖玻璃和吸收体彼此附接使得其间存在有距离的热塑性前密封件和由盖玻璃、吸收体和前密封件形成的前密封空间。前空间被用第一低导热气体填充。元件进一步包括后隔热部件、用于将隔热部件与吸收体彼此附接使得其间存在有距离的热塑性后密封件和由隔热部件、吸收体和后密封件形成的后密封空间。后空间被用第二低导热气体填充。
直流吸收体是指其中热输送流体、例如水、空气或防冻剂在吸收体的结构内侧循环的吸收体。
热塑性密封件是指通过热塑性间隔件(TPS)技术制成的密封件(间隔件)。
低导热气体是指具有低热导率的气体、例如惰性气体。惰性气体可以是例如氩、氪或氙，
轧制结合吸收体是指包括至少一个管并且通过轧制结合技术提供的吸收体。
高选择性真空涂层是指例如在真空中沉积出的并且形成具有超过96％的太阳能吸收率与低的由于红外线中的辐射引起的热发射。
发明的一个实施例是一种包括吸收元件的太阳能热收集器。元件包括盖玻璃、直流吸收体、用于将盖玻璃和吸收体彼此附接使得其间存在有距离的热塑性前密封件和由盖玻璃、吸收体和前密封件形成的前密封空间。前空间被用第一低导热气体填充。元件进一步包括后隔热部件、用于将隔热部件与吸收体彼此附接使得其间存在有距离的热塑性后密封件和由隔热部件、吸收体和后密封件形成的后密封空间。后空间被用第二低导热气体填充。
发明的一个实施例是一种用于制造太阳能热吸收元件的方法。元件包括盖玻璃、直流吸收体、热塑性前和后密封件、前密封空间和后隔热部件。方法包括通过前密封件将盖玻璃和吸收体彼此附接使得其间存在有距离，由此盖玻璃、吸收体和前密封件形成前空间，用第一低导热气体填充前空间。方法进一步包括通过后密封件将隔热部件和吸收体彼此附接使得其间存在有距离，由此隔热部件、吸收体和后密封件形成后空间，和用第二低导热气体填充后空间。
发明的进一步的实施例被限定在从属权利要求中。
从属权利要求中所列出的特征可相互自由组合，除非另有明确规定。
下面的动词和术语的限定应该适用，除非在权利要求中或该描述中的某个地方给定了不同的限定。
动词“包括”在该文档中被用作既不排除也不要求未列出的特征也存在的开放限制。动词“包含”和“具有/具有”被限定为包括。
术语“一”、“一个”和“至少一个”如这里所使用的被限定为一个或一个以上并且术语“多个”被限定为两个或两个以上。
术语“另一个”如这里所使用的被限定为至少两个或更多。
术语“或”是大致以其包括“和/或”的含义采用的，除非上下文另有清楚地指出。
附图说明
本将参照附图来描述发明的实施例，其中：
图1a代表太阳能热吸收元件的截面；和
图1b代表太阳能热收集器的截面。
具体实施方式
图1代表太阳能热吸收元件(模块)100的截面。
元件100包括盖玻璃110和直流吸收体(direct-flow absorber)120。
玻璃110覆盖吸收体120使其免受机械损伤、昆虫和灰尘。
玻璃110可以是允许太阳能辐射传递至吸收体120并降低来自吸收体120的热损失的例如高透明抗反射安全玻璃。
吸收体120被配置成吸收太阳能辐射。
吸收体120包括至少一个热输送管126，其形成具有入口127a和出口127b的连续的热输送通道。通道被配置成使热输送流体、例如水、空气或防冻剂在吸收体120内循环。
入口127a和出口127b可以连接至外部装置、例如太阳能热收集器190的管道或其适配器装置。
具有刚性结构的吸收体120使玻璃110与吸收体120之间的第一距离h1保持恒定—即，防止吸收体120朝向玻璃110弯曲—以便使热损失最小化。当距离h1是10mm时热损失被最小化。如果吸收体120朝向玻璃110弯曲使得距离h1小于10mm，则热损失急剧增加。
吸收体120可以是通过轧制结合(roll-bond)技术由例如两个铝板形成的轧制结合吸收体。
管126的图案和尺寸通过特殊的丝网和墨被印刷在一个板的内表面上。板通过轧制工艺被结合到一起，由此印刷出的图案保持在结合的板的内表面之间。管126通过穿过印刷出的图案充压缩空气而形成在板之间。
可替代地，吸收体120可以是由例如两个钢、不锈钢或铜板形成的直流吸收体。
管126与轧制结合吸收体120类似地形成，除了通过将板焊接到一起提供的结合以外。
管126的设计可以是被配置成减小热输送流体的流动抵抗力的例如单一个扭曲的管126和/或多分支管126。
另外，吸收体120可以包括被配置成吸收光的涂层150。
涂层150可以是在吸收体120的面对玻璃110的前表面122上。
涂层150可以通过物体气相沉积(PVD)工艺和/或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在真空中被立即沉积在整个和完整的吸收体120上。
涂层150可以是包括例如三个沉积层152、154、156的高选择性真空多层涂层。
前表面122上的第一层152被配置成吸收光并防止降低吸收体120的性能的来自吸收体材料的元素的扩散。
层152的组合物可以包括钛、铝、氮和以下元素中的一个：硅、钇、铈和铬。
组合物可以是例如(TixAlySiz)Na。可替代地，Y、Ce和Cr中的至少一个可以另外地或代替Si使用。
指数x、y、z、a和b表示层152、154、156的化学计量或非化学计量的组合物。
层152的对于x、y、z和a的值可以例如分别是0.4；0.5；0.1和1.0。典型地，值分别是0.3-0.5；0.3-0.6；0.03-0.2和0.9-1.1。
层152可以具有在例如10nm至600nm之间的层厚度。
层152上的第二中间层154被配置成吸收光并增加处于选定波长的干涉。
层154的组合物可以包括Ti、Al、N、氧和以下元素中的一个：Si、Y、Ce和Cr。
组合物可以是(TixAlySiz)NaOb。可替代地，Y、Ce和Cr中的至少一个可以另外地或代替Si使用。
层154的对于x、y、z、a和b的值可以例如分别是0.4；0.5；0.1；0.8和0.3。典型地，值分别是0.3-0.5；0.3-0.6；0.03-0.2；0.2-0.8和0.2-0.8。
层154可以具有在例如10nm至150nm之间的层厚度。
层154上的第三顶层156被配置成用作抗反射层并且将涂层150与周围的气体136隔离。
层156的组合物可以包括Ti、Al、Si、N和O。
组合物可以是例如(TixAlySiz)NaOb。
典型地，层156的对于x、y、z、a和b的值可以例如分别是0-0.2；0-0.2；0-1；0-2和0-2。
层156可以具有在50nm至250nm之间的层厚度。
涂层150可以是选择性吸收涂层、例如所谓的MEMO多层涂层，其中层152是TiAlSiN层、层154是TiAlSiON层并且层156是SiO2层。
另外，元件100包括热塑性前间隔(TPS)密封件130，其将玻璃110和吸收体120彼此附接，使得在玻璃110与吸收体120之间存在有一距离h1、例如10mm、15mm或20mm。
附接是通过TPS技术在自动生产线中进行的。密封件130被注射在玻璃110上用于获得期望的密封厚度和距离h1。具有密封件130的玻璃110和吸收体120被压到一起使得由包围空间134的玻璃110、吸收体120和密封件130形成前密封空间134。
密封件130是将空间134密闭密封的气密密封件。
密封件130可以是高温密封材料、例如丁基密封胶。
当玻璃110和吸收体120被压到一起时，低导热气体136、例如氩气被注射到空间134内使得它被用气体136填充。
玻璃110、吸收体120和密封件130使气体136保持在空间134中并防止气体136流到元件100的外侧。
气体136降低由对流引起的热损失。
另外，元件100包括前被附接至密封件130并且在玻璃110与吸收体120之间的次密封件140。
密封件140保护密封件130并且承载吸收体120的重量。
密封件140可以是例如硅密封件。
另外，元件100包括后隔热部件160，其覆盖吸收体120使其免受机械损伤并且通过降低来自吸收体120的热损失而支持元件100的热隔热。
另外，隔热部件160覆盖吸收体120使其免受机械损伤、昆虫和灰尘。
隔热部件160可以是例如玻璃、聚氨酯(PUR)板或聚异氰脲酸酯(PIR)板，由此它是无腐蚀的。
另外，元件100包括后TPS密封件170，其将隔热部件160和吸收体120彼此附接，使得在其间存在有第二距离h2、例如10mm、15mm或20mm。
与玻璃110和吸收体120的附接一样地相应地在自动生产线中进行附接，使得由包围空间174的隔热部件160、吸收体120和密封件170形成后密封空间174。
玻璃110和隔热部件160的附接可以在同时或相继的生产步骤中进行。
密封件170是将空间174密闭密封的气密密封件并且它可以是例如丁基密封胶。
与空间134一样，空间174相应地被用第二低导热气体176、例如氩气填充。
气体136、176的附加可以依照TPS技术在同时或相继的生产步骤中进行。
隔热部件160、吸收体120和密封件170使气体176保持在空间174中并且防止气体136流到元件100的外侧。
气体716降低由对流引起的热损失。
另外，元件100包括被附接至密封件170并且在隔热部件160与吸收体120之间的后次密封件180。
可以是例如硅密封的密封件180保护密封件170并且承载吸收体的重量。
密封件140、180的形成可以依照TPS技术在同时或相继的生产步骤中进行。
密闭密封空间134在它防止灰尘或昆虫进入其内时保留了吸收体120的效率，由此在吸收体120的寿命期间没有因为灰尘或昆虫的效率改变。
另外，密闭密封空间134防止在玻璃110上的水冷凝，由此元件100可以在早晨早些开始产生能量。
图1b代表包括图1中所代表的元件100的太阳能热收集器190的截面。
收集器190是可以例如在太阳能冷却应用中使用的用于例如高温的平板收集器。
另外，收集器190可以包括覆盖收集器190使其免受机械损伤、昆虫和灰尘的收集器框架192。
框架192可以由例如铝、复合塑料或木材制成。
框架192在其内表面上包括至少一个支撑(隔热)元件194。
当元件100被安装到框架190内时，支撑元件194支撑元件100。
另外，支撑元件194将元件100热隔热并且使环境影响最小化。
支撑元件194可以是例如矿物或木质纤维毛料。
元件100通过用防止水渗透到收集器190内侧的高温且耐UV的胶黏剂190和间隔带将玻璃110和隔热部件160的边缘胶合而被附接至框架192。
元件100使得能够使用较便宜的材料用于支撑元件194，因为没有来自支撑元件194的任何蒸发组分的冷凝。
可替代地，收集器190可以没有框架192和支撑元件194，于是它的截面依照图1a。
另外，收集器190可以包括适配器装置和管道装置，使得元件100的管126可以通过入口127a、出口127b、适配器装置和管道装置被连接至收集器190。
另外，元件100使得能够通过连接数个收集器190而建立用于工艺和区域加热系统的非常有效的模块化大面积收集器。
现在已参照上述实施例说明了发明并且已演示了发明的数个优点。
显然发明不是只限于这些实施例，而是包括在发明思想和以下权利要求的范围内的所有可能的实施例。

Claims (7)

1.一种太阳能热吸收元件(100)，包括：
盖玻璃(110)，
直流吸收体(120)，
热塑性前密封件(130)，用于将所述盖玻璃和所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h1)，和
前密封空间(134)，其由所述盖玻璃、所述吸收体和所述前密封件形成，并且被用第一低导热气体(136)填充，
其特征在于，所述元件进一步包括：
后隔热部件(160)，
热塑性后密封件(170)，用于将所述隔热部件与所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h2)，和
后密封空间(174)，其由所述隔热部件、所述吸收体和所述后密封件形成，并且被用第二低导热气体(176)填充。
2.根据前述权利要求所述的元件，其进一步包括被附接至所述后密封件并且在所述隔热部件与所述吸收体之间的后次密封件(180)，所述后次密封件被配置成保护所述后密封件并承载所述吸收体的重量。
3.根据前述权利要求中任一个所述的元件，其中所述隔热部件是玻璃、聚氨酯板或聚异氰脲酸酯板。
4.根据前述权利要求中的任一个所述的元件，所述吸收体是在其前表面(122)上包括高选择性真空涂层(150)的轧制结合吸收体(120)，所述涂层被配置成吸收光。
5.根据前述权利要求中的任一个所述的元件，所述第二低导热气体是氩气。
6.一种太阳能热收集器(190)，包括
根据权利要求1至5中的任一个所述的吸收元件(100)，所述吸收元件(100)包括
盖玻璃(110)，
直流吸收体(120)，
热塑性前密封件(130)，用于将所述盖玻璃和所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h1)，和
前密封空间(134)，其由所述盖玻璃、所述吸收体和所述前密封件形成，并且被用第一低导热气体(136)填充，
后隔热部件(160)，
热塑性后密封件(170)，用于将所述隔热部件与所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h2)，和
后密封空间(174)，其由所述隔热部件、所述吸收体和所述后密封件形成，并且被用第二低导热气体(176)填充。
7.一种用于制造权利要求1至5中的任一个所述的太阳能热吸收元件(100)的方法，所述元件包括
盖玻璃(110)，
直流吸收体(120)，
热塑性前和后密封件(130，170)，
前密封空间(134)，和
后隔热部件(160)，
所述方法包括
通过所述前密封件(130)将所述盖玻璃和所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h1)，由此所述盖玻璃、所述吸收体和所述前密封件形成前空间，
用第一低导热气体(136)填充所述前空间，
通过所述后密封件(170)将所述隔热部件和所述吸收体彼此附接使得其间存在有距离(h2)，由此所述隔热部件、所述吸收体和所述后密封件形成后空间，和
用第二低导热气体(176)填充所述后空间。
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