專利名稱：線性菲涅爾太陽集熱器裝置的制作方法
線性菲涅爾太陽集熱器裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱器，特別是指線性菲涅爾太陽集熱器裝置的接收器。背景技術(shù)：
線性菲涅爾太陽集熱器裝置主要包括一線性菲涅爾反射器(LinearFresnel Reflector, LFR)系統(tǒng)及一接收器，該線性菲涅爾反射器系統(tǒng)包括一線性反射器場，該線性 反射器場由多個并排平行設(shè)置的反射器組成，同時這些反射器可通過一跟蹤裝置驅(qū)動以跟 蹤太陽的運動。這些反射器反射的太陽光被集中射向設(shè)置于這些反射器上方的接收器內(nèi)， 通過該接收器將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。通常一個接收器可設(shè)置在多個反射器之間，以便接收 該多個反射器反射的太陽光。此相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可參閱公開號為W02009/023063的PCT 專利申請，該專利申請所揭示的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的吸收器在中間設(shè)有多個與反 射器的反射鏡平行的吸熱管，而在該吸收器的側(cè)面設(shè)置反射元件，如此一部分經(jīng)反射器反 射的太陽光會經(jīng)過該反射元件反射后再照射至吸熱管上，此種結(jié)構(gòu)的不足之處吸熱面積過 小、同時結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且吸收器熱輻射較多，不利于提高集熱效率。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種線性菲涅爾太陽集熱器裝置，用以克服現(xiàn)有線性菲涅爾 太陽集熱器裝置的吸熱效率較低的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，實施本發(fā)明的線性菲涅爾太陽集熱器裝置包括接收器與聚光模 塊，其中該聚光模塊用以將太陽光反射至接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上 方，其中該接收器包括一系列相互平行延伸的吸熱管，這些吸熱管共同形成一腔體，并且該 腔體面對聚光模塊的一端設(shè)有一開口，該開口外部覆蓋一透明蓋體，而接收器背離開口的 一端設(shè)有一密封蓋體，該透明蓋體與密封蓋體之間形成一真空室，上述的吸熱管收容在該 真空室中，從聚光模塊聚焦的太陽光從開口進入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收。依據(jù)上述主要特征，該吸熱管表面依次鍍有半導(dǎo)體吸收層與氧化物保護層。依據(jù)上述主要特征，該透明蓋體的材質(zhì)為硅氣凝膠。依據(jù)上述主要特征，該密封蓋體至開口處均填充有硅氣凝膠，該吸熱管被包覆于 硅氣凝膠中。依據(jù)上述主要特征，該密封蓋體上設(shè)有單向空氣閥。依據(jù)上述主要特征，該接收器兩端設(shè)有固定法蘭，固定法蘭之間設(shè)有分流槽，該分 流槽一端與總流體管連接，而另一端與所有吸熱管端口連接。依據(jù)上述主要特征，該透明蓋體呈平板狀。依據(jù)上述主要特征，該透明蓋體向背離開口的方向凸出并呈曲面設(shè)置。依據(jù)上述主要特征，該接收器的腔體呈拱形 或馬蹄形結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過設(shè)置一系列相互平行延伸的吸熱管，這些吸熱管 共同形成一腔體，如此形成較大的吸熱面積，如此從聚光模塊聚焦的太陽光在腔體內(nèi)發(fā)生多次反射從而實現(xiàn)高效率的吸收，同時將透明蓋體與密封蓋體之間設(shè)為真空，從而可以有 效的減少對流熱損失，提高接收器的吸熱效率。

圖1為實施本發(fā)明的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的接收器的立體示意圖。圖3為圖1所示的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的接收器透視圖。圖4為圖1所示的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的接收器端面?zhèn)纫晥D。
具體實施方式
請參閱圖1所示，為實施本發(fā)明的線性菲涅爾太陽集熱器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該 線性菲涅爾太陽集熱器裝置1包括聚光模塊10與接收器11。其中該聚光模塊10設(shè)有多個 條狀反射鏡100，并且該聚光模塊10還設(shè)有太陽跟蹤結(jié)構(gòu)(未圖示)，該太陽跟蹤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動 反射鏡100以跟蹤太陽的運動從而維持聚焦，此太陽跟蹤結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中多有描述，此 處不再詳細說明。請結(jié)合圖2所示，該接收器11包括一密封蓋體110，在具體實施時，該密封蓋體 110外表面呈流線形(如半圓形或橢圓形)，從而減少空氣阻力，并且該密封蓋體110內(nèi)部 設(shè)有一系列相互平行延伸的吸熱管113，該些吸熱管113共同形成一腔體111，并且該腔體 111面對聚光模塊10的一端設(shè)有一開112，該腔體111 一端至開112 —端的截面的橫向尺寸 依次增大，如此形成上部較小而底部較大的呈拱形結(jié)構(gòu)，以減少黑體輻射所造成的熱損失， 或者腔體111也可呈馬蹄形，通過如此設(shè)置，聚光模塊10所聚集的太陽光12從開口 112射 入該腔體111內(nèi)部，并在腔體內(nèi)多次反射從而實現(xiàn)高效率的吸收。請參閱圖3與圖4所示，該密封蓋體110內(nèi)設(shè)有一些管支架117，該吸熱管113通 過這些管支架117而支撐在密封蓋體110內(nèi)，在實施時，這些管支架117為絕熱性較佳的材 料制成，從而防止吸熱管113通過管支架117向外部傳導(dǎo)熱能。同時為防止接收器11內(nèi)的 熱量因空氣對流而散發(fā)，該接收器11還可在開口 112外部覆蓋一透明蓋體114，在本實施 例中，該透明蓋體114呈平板狀。當然，該透明蓋體114也可設(shè)置呈曲面，即可設(shè)置為向背 離開口 112的方向凸出，如此經(jīng)聚光模塊10集中的太陽光以垂直于該曲面的方向從該透明 蓋體114透射至該腔體111內(nèi)，如此可減少反射，從而最大效率的利用被集中的太陽光。較 佳的，該透明蓋體114可由硅氣凝膠材料制成，因為硅氣凝膠纖細的納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可有效 地限制局域熱激發(fā)的傳播，其固態(tài)熱導(dǎo)率比相應(yīng)的玻璃態(tài)材料低2-3個數(shù)量級。納米微孔 洞抑制了氣體分子對熱傳導(dǎo)的貢獻。硅氣凝膠的折射率接近1，而且對紅外線的湮滅系數(shù) 之比達100以上，能有效地透過太陽光，并阻止環(huán)境溫度的紅外，成為一種理想的透明隔熱 材料，并且可通過摻雜的手段，可進一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導(dǎo)，常溫常壓下?lián)教細饽?膠的熱導(dǎo)率可低達0. 013W/m · K，是目前熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料，而摻入二氧化鈦可使硅氣 凝膠成為新型高溫隔熱材料，800K時的熱導(dǎo)率僅為6. 03w/m ·Κ。由于硅氣凝膠材料具有較 佳的絕熱效果，因此可在密封蓋體110至開口 112之間均可填充上硅氣凝膠材料，以達到防 止對流熱損失的目的。另外，為防止吸熱管通過空氣為媒介傳輸熱能，可在密封蓋體110與 透明蓋體114之間的空間抽為真空形成一真空室118，在具體實施時，可在密封蓋體110上設(shè)置一單向空氣閥116，利用抽氣裝置(未圖示)通過此單向空氣閥116而將密封蓋體110 與透明蓋體114之間的空間抽為真空。 再者，由于達45%的太陽輻射能量主要集中于波長為(0.3_0.7μπι)的可見光的 光譜范圍內(nèi)，因此可以在吸熱管113表面依次涂覆有半導(dǎo)體涂層與氧化物保護層，該半導(dǎo) 體涂層是作為選擇性吸收涂層，在太陽能利用領(lǐng)域，理想的選擇性吸收材料是對太陽光的 可見光部分完全吸收，即對可見光波段的光線吸收率高，而對紅外波段具有很高的反射率， 同時也利用基底金屬材料(金屬吸熱管)的低紅外發(fā)射率而提高整個吸熱管的紅外反射 率，即盡可能降低紅外區(qū)域的發(fā)射率，以減小接收器的黑體輻射。由于半導(dǎo)體材料中存在禁 帶寬度Eg，它只能吸收能量大于Eg的波長，所以存在一個截止波長XcUc(Pm) = 1.24/ Eg(eV))，即只有波長λ < λ c的可見、紫外光等，才能使半導(dǎo)體中電子發(fā)生躍遷進入導(dǎo)帶， 引起電子與晶格中質(zhì)點碰撞，將光能轉(zhuǎn)化為熱能；而對于波長λ > λ c的紅外光因為能量 低不被吸收而透過此半導(dǎo)體涂層，并利用金屬吸熱管(通常為銅或鐵)的高反射特性反射 出來，從而構(gòu)成了半導(dǎo)體涂層的光譜選擇性吸收作用。通常Ge、Si、GaAs的禁帶寬度在室溫 下分別為0. 66eV、l. 12eV、1.42eV，即其對應(yīng)的截止波長λ c ( μ m)相應(yīng)為1.88,1. 11、0· 87， 因此波長為(0.3-0.7μπι)的可見光均可很好的被上述半導(dǎo)體材料的涂層吸收。而該氧化物保護層主要是消光系數(shù)很小的電介質(zhì)，如Al2O3，SiO2等，厚度通常是四 分之一可見光波長范圍內(nèi)，可以起到增透可見光的作用，同時該氧化物保護層具有較強的 抗腐蝕能力和熱穩(wěn)定性，從而也可保護半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱管，防止氧化及腐蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過設(shè)置一系列相互平行延伸的吸熱管，這些吸熱管 共同形成一腔體，如此形成較大的吸熱面積，如此從聚光模塊聚焦的太陽光在腔體內(nèi)發(fā)生 多次反射從而實現(xiàn)高效率的吸收，同時將透明蓋體與密封蓋體之間設(shè)為真空，從而可以有 效的減少對流熱損失，提高接收器的吸熱效率，并且通過在吸熱管表面設(shè)置半導(dǎo)體涂層與 氧化物保護層，可也以更好的吸收太陽光，并且不對外輻射紅外光，從而令該接收器腔體的 熱平衡溫度較小，以降低接收器的黑體輻射及提高提高光能-熱能轉(zhuǎn)換效率，同時利用氧 化物保護層可以令半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱管與空氣隔離，從而避免半導(dǎo)體涂層與金屬吸熱 管氧化，從而增加接收器的使用壽命。
權(quán)利要求
一種線性菲涅爾太陽集熱器裝置，包括接收器與聚光模塊，其中該聚光模塊用以將太陽光反射至接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上方，其中該接收器包括一系列相互平行延伸的吸熱管，其特征在于這些吸熱管共同形成一腔體，并且該腔體面對聚光模塊的一端設(shè)有一開口，該開口外部覆蓋一透明蓋體，而接收器背離開口的一端設(shè)有一密封蓋體，該透明蓋體與密封蓋體之間形成一真空室，上述的吸熱管收容在該真空室中，從聚光模塊聚焦的太陽光從開口進入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收。
2.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該吸熱管表面依次 鍍有半導(dǎo)體吸收層與氧化物保護層。
3.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該透明蓋體的材質(zhì) 為硅氣凝膠。
4.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該密封蓋體至開口 處均填充有硅氣凝膠，該吸熱管被包覆于硅氣凝膠中。
5.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該密封蓋體上設(shè)有 單向空氣閥。
6.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該接收器兩端設(shè)有 固定法蘭，固定法蘭之間設(shè)有分流槽，該分流槽一端與總流體管連接，而另一端與所有吸熱 管端口連接。
7.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該透明蓋體呈平板狀。
8.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該透明蓋體向背離 開口的方向凸出并呈曲面設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1所述的線性菲涅爾太陽集熱器裝置，其特征在于該接收器的腔體呈 拱形或馬蹄形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種線性菲涅爾太陽集熱器裝置，包括接收器與聚光模塊，其中該聚光模塊用以將太陽光反射至接收器，而該接收器通過支架設(shè)于聚光模塊的上方，其中該接收器包括一系列相互平行延伸的吸熱管，這些吸熱管共同形成一腔體，并且該腔體面對聚光模塊的一端設(shè)有一開口，該開口外部覆蓋一透明蓋體，而接收器背離開口的一端設(shè)有一密封蓋體，該透明蓋體與密封蓋體之間形成一真空室，上述的吸熱管收容在該真空室中，從聚光模塊聚焦的太陽光從開口進入腔體，并在腔體內(nèi)多次反射并被吸收，同時將透明蓋體與密封蓋體之間設(shè)為真空，從而可以有效的減少對流熱損失，提高接收器的吸熱效率。
文檔編號F24J2/48GK101865539SQ20101017469
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者項曉東 申請人:益科博能源科技(上海)有限公司