專利名稱：超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板太陽能集熱器吸熱板制作方法，尤其是一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作方法。
背景技術(shù)：
在由高碳走向低碳的碳革命中，太陽能熱利用的節(jié)能環(huán)保特性備受關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，太陽能高端產(chǎn)品一超導(dǎo)平板太陽能熱水器系統(tǒng)可以實現(xiàn)建筑節(jié)能15%至20%，住宅采用超導(dǎo)平板太陽能供暖系統(tǒng)，可為建筑節(jié)省能耗50%。在能源利用效率方面，超導(dǎo)平板太陽能熱轉(zhuǎn)換效率可達到78%以上，遠遠高于真空管。在太陽能與建筑一體化應(yīng)用中，超導(dǎo)平板太陽能更符合建筑的美觀性，并且兼具屋面和集熱雙重功能，為整個建筑的節(jié)能減排發(fā)揮重要作用。平板太陽能是國際市場上的主流產(chǎn)品，國內(nèi)市場最近幾年平板太陽能也發(fā)展迅速。超導(dǎo)平板太陽能熱水器的吸熱板，是平板太陽能系統(tǒng)的主要部件，它可將太陽輻射轉(zhuǎn)換成熱能，再將熱能傳導(dǎo)給超導(dǎo)太陽能集熱器的超導(dǎo)傳熱排管、聯(lián)集管，加熱流經(jīng)上聯(lián)集管的水或者蓄熱水箱中的水。目前市場上的平板太陽能集熱器的吸熱板一般由金屬鋁板、銅板或鋼基板和表面光學(xué)涂層兩部分組成，即選擇性和非選擇性吸收涂層。選擇性吸收涂層吸收比與非選擇性涂層均可達到96%，但紅外反射比非選擇性吸收涂層比選擇性吸收涂層要高得多，因此目前研究的重點多為太陽能選擇性吸收涂層。選擇性吸收涂層一般用電化學(xué)法，電鍍法，真空蒸發(fā)法或者控濺射法來制備，用這些技術(shù)和設(shè)備制造的吸熱板投資大，能耗高，費功時，多污染，材料組分單一，成本特高，而且在超導(dǎo)平板太陽能集熱器上使用時效果與噴涂法制作的吸熱板性能差不了多少。在用水和傳熱液做介質(zhì)的平板太陽能使用噴涂法制作的涂層，其吸收率為95% 96%，反射比在18%以上，但使用超導(dǎo)技術(shù)制作的超導(dǎo)平板太陽能是一個異性超導(dǎo)吸熱、傳熱和熱交換系統(tǒng)，系統(tǒng)的導(dǎo)熱系數(shù)幾乎是水或者傳熱介質(zhì)的數(shù)千倍，吸熱、傳熱和熱交換速度極快，采用噴涂法制作的吸熱板結(jié)合超導(dǎo)集熱、傳熱和熱交換系統(tǒng)，其吸收率可達到95% 98%，綜合紅外反射比達12%左右，其效果完全可以達到國際平板太陽能熱水器的技術(shù)水平。目前國內(nèi)普遍使用的平板太陽能吸熱板，即“藍鈦板”，大都從德國進口，年進口量約5000萬平方米，用去了大量的外匯，使得平板太陽能的造價居高不下，影響了平板太陽能的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述的原因，為了克服平板太陽能熱水器吸熱板制造中投資大，能耗高，費功時，污染重，且材料組分單一等缺點，本發(fā)明提供一種經(jīng)濟的、方便的、吸收比高、材料組分可以廣泛變化的、可大面積推廣的超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作方法。本發(fā)明采用的方法是用壓縮空氣噴涂法，將調(diào)配好的選擇性材料或非選擇性材料直接噴涂在焊接于超導(dǎo)傳熱管上的鋁合金板或者銅板、鋼板上，經(jīng)自然晾干或加熱形成有光學(xué)涂層的太陽能吸熱板，結(jié)合超導(dǎo)傳熱管制作成高效太陽能集熱器吸熱芯。具體方法有二種:方法一:銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物噴涂法制作太陽能吸熱板銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物涂層對可見光有較高的吸收系數(shù)。首先將鋁合金板或者銅板、鋼板用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在超導(dǎo)傳熱管上；然后將銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物和粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅按1: 4的重量比例混合，然后加入有機硅溶劑，稀釋成為可以噴涂粘度的黑色液體；將鋁合金板或銅板的表面除油，待鋁合金板或銅板或鋼板的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層；再用自動噴槍以干燥的壓縮氮氣做霧氣氣體，將黑色適于噴涂粘度的黑色液體噴涂在金屬板上；自然晾干，即形成牢固光學(xué)涂層的太陽能吸熱板。噴涂時，應(yīng)注意厚度保持在0.05mm 0.07mm,涂層厚度要均勻。所述的粘接劑涂層是與粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅或有機硅溶劑相容的金屬粘接劑涂層。經(jīng)實驗用此法噴涂制作的吸熱板吸收比可達96%，反射比在16%。為了補償由于反射比較大紅外反射量大的缺陷，吸收板下方安裝的若干支超導(dǎo)傳熱管，應(yīng)與吸熱板有98%焊縫接觸率，這樣可將吸熱板上產(chǎn)生的熱量快速通過超導(dǎo)載體帶走去加熱水箱內(nèi)的水。方法二:銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色漆混合物噴涂法制作太陽能吸熱板銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色漆混合物噴涂層對可見光有較高的吸收系數(shù)。首先將鋁合金或者銅板、鋼板用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在超導(dǎo)傳熱管上，然后將銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑按1: 4的重量比例混合調(diào)和均勻；用氟碳漆稀釋劑稀釋成可以噴涂粘度的黑色液體涂料；噴涂時先將鋁合金板或銅板的表面除油，待鋁合金板或銅板的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層；再用自動噴槍以干燥的壓縮霧化氣體，將黑色液體涂料均勻地噴涂在金屬板上；自然晾干，即形成有光學(xué)涂層的太陽能吸熱板。噴涂厚度控制在在0.05mm 0.06mm，涂層厚度要一致。所述的粘接劑涂層必須是與氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑、專用金屬氟碳漆稀釋劑相容的金屬粘接劑涂層。經(jīng)實驗用此法噴涂制作的吸熱板用在超導(dǎo)平板太陽能集熱器上吸收比達97%，反射比在15%。制作方法三:廢銅粉噴涂法制作太陽能吸熱板氧化銅是一種非常好的選擇性涂層，它的吸收比彡0.95，反射比< 0.11。氧化銅可以通過廢銅粉制取。廢銅粉是銅 業(yè)制造中的廢料，在銅業(yè)制造中產(chǎn)生大量廢銅粉。廢銅粉料中銅的含量達85%以上，而且銅料的粒度小，它極易與稀硝酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成稀硝酸銅溶液。將稀硝酸銅溶液噴涂在鋁合金或銅質(zhì)、鋼質(zhì)金屬板上，加熱即成為具有黑色氧化銅選擇性涂層的太陽能吸熱板。實現(xiàn)本方法的步驟是:第一步:先將廢銅粉在空氣中灼燒生成黑色氧化銅混合物，再將氧化銅混合物加入到6mol/L稀硝酸中，氧化銅混合物與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)生成硝酸銅和水混合物。其化學(xué)反應(yīng)式如下:
2Cu+02 = 2Cu0 (條件加熱)Cu0+2HN03 = CuN03+H20此反應(yīng)對環(huán)境無任何影響，稀硝酸的利用率可達98%。將制備好的稀硝酸銅混合物溶液靜置，然后倒出稀硝酸銅液待用。第二步:采用噴涂方法用稀硝酸銅液制作平板太陽能吸熱板。先將鋁合金板或銅板、鋼板用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在集熱器的超導(dǎo)管上，然后將稀硝酸銅溶液用自動噴槍噴涂至加熱于40°C左右的鋁合金板或銅板或鋼板上，形成一層淡綠色的氧化銅層，然后將鋁合金板或者銅板或鋼板加熱到170°C以上，15分鐘，硝酸銅溶液就轉(zhuǎn)變成為牢固的黑色氧化銅光學(xué)選擇性涂層。在噴涂時，注意稀硝酸銅溶液不能噴涂的過厚，一般控制在生成的氧化銅涂層厚度在0.1mm為佳，涂層要均勻，這樣制作出來的氧化銅吸熱板的太陽能吸收比α彡0.95，紅外反射比ε ^ 11%.
第三步:噴涂銅防腐劑或防紅外輻射層為了增強涂層的耐久性，在噴涂層表面加涂一層含有銅防腐劑的材料丙烯酸層，或噴涂一層防紅外福射層，其厚度為0.0lmm 0.03mm.
該發(fā)明的有益效果:采用噴涂法制作平板太陽能吸熱板，方法簡單，投資小，見效快，廢物利用率高，經(jīng)濟，方便，省材，節(jié)能，環(huán)保，制作出來的選擇性涂層吸熱板太陽能吸收比α可達95%以上，紅外反射比ε彡16%，使用效果優(yōu)良，可靠，利于高端產(chǎn)品超導(dǎo)平板太陽能的大面積推廣應(yīng)用。


圖1是用噴涂方 法制作的平板太陽能吸熱板結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1、金屬板 2、光學(xué)涂層 3、防紅外輻射層 4、超導(dǎo)傳熱管 5、焊接縫
6、超導(dǎo)載體7、粘接劑涂層
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖1對本發(fā)明做進一步闡述，此實施方式不僅僅局限于此例。凡與本發(fā)明的實質(zhì)、原理雷同所做的改變和替代均為本發(fā)明之保護之列。實施例一:銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物噴涂法制作太陽能吸熱板1、將鋁合金板或者銅板、鋼板I用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在集熱器的超導(dǎo)傳熱管4上；2、然后將銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物和粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅按1: 4的重量比例混合，然后加入有機硅溶劑，稀釋成為可以噴涂粘度的黑色液體；3、將鋁合金板或銅板I的表面除油，待鋁合金板或銅板或鋼板I的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層7 ;注意所述的粘接劑涂層7必須是與粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅或有機硅溶劑相容的金屬粘接劑涂層。4、再用自動噴槍以干燥的0.3 0.5Mpa壓縮氮氣做霧氣氣體，將黑色適于噴涂粘度的黑色液體噴涂在金屬板I上；5、常溫自然晾干，即形成具有牢固光學(xué)涂層2的太陽能吸熱板。
6、注意涂層噴涂厚度保持在0.05mm 0.07mm，涂層厚度要均勻。經(jīng)實驗用此法噴涂制作的吸熱板吸收比可達96%，反射比在16%。為了補償由于反射比較大紅外反射量大的缺陷，吸收板I下方的若干支超導(dǎo)傳熱管4與吸熱板I的焊縫5接觸率應(yīng)> 98%，這樣可將吸熱板上產(chǎn)生的熱量快速通過超導(dǎo)載體6帶走去加熱水箱內(nèi)的水。實施例二::銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色金屬漆混合物噴涂法制作太陽能吸熱板銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色漆混合物噴涂層對可見光有較高的吸收系數(shù)，具有極強的耐候性能和耐化學(xué)性能。1、首先將鋁合金或者銅板、鋼板I用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在超導(dǎo)傳熱管4上，2、然后將銅、鉻、鋁氧化物與 氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑按I:4的重量比混合調(diào)和均勻；3、用專用金屬氟碳漆稀釋劑稀釋成可以噴涂粘度的黑色液體涂料；4、噴涂時先將鋁合金板或銅板、鋼板I的表面除油，待鋁合金板或銅板、鋼板I的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層7 ;所述的粘接劑涂層7必須是與氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑、專用金屬氟碳漆稀釋劑相容的金屬粘接劑涂層。5、再用自動噴槍以干燥的0.3 0.5Mpa壓縮霧化氣體，將黑色液體涂料均勻地噴涂在金屬板I上；6、常溫自然晾干，即形成有牢固光學(xué)涂層2的太陽能吸熱板。7、注意噴涂厚度控制在在0.05mm 0.06mm,涂層厚度要一致。經(jīng)實驗用此法噴涂制作的吸熱板I用在超導(dǎo)平板太陽能集熱器上吸收比達97%，反射比在15%。實施例三:廢銅粉噴涂法制作太陽能吸熱板氧化銅是一種優(yōu)良的選擇性涂層，它的吸收比彡0.95，反射比彡0.11。氧化銅可以通過廢銅粉制取。廢銅粉是銅業(yè)制造中的廢料，在銅業(yè)制造中產(chǎn)生大量廢銅粉。廢銅粉料中銅的含量在85%以上，而且銅料的粒度很小，它極易與稀硝酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成稀硝酸銅溶液。將稀硝酸銅溶液噴涂在鋁合金或銅質(zhì)、鋼質(zhì)金屬板上，加熱即成為具有黑色氧化銅選擇性涂層的太陽能吸熱板。實現(xiàn)本方法的步驟是:第一步:先將廢銅粉在空氣中灼燒生成黑色氧化銅混合物，再將氧化銅混合物加入到6mol/L稀硝酸中，氧化銅混合物與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)生成硝酸銅和水混合物。其化學(xué)反應(yīng)式如下:2Cu+02 = 2Cu0(條件加熱)Cu0+2HN03 = CuN03+H20此反應(yīng)對環(huán)境無任何影響，稀硝酸的利用率可達98%。將制備好的稀硝酸銅混合物溶液靜置，然后倒出稀硝酸銅液待用。第二步:采用噴涂法用稀硝酸銅液制作平板太陽能吸熱板。先將鋁合金板或銅板、鋼板用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在集熱器的超導(dǎo)管4上，然后將稀硝酸銅溶液用自動噴槍0.3 0.4Mpa壓力噴涂至加熱于40°C左右的鋁合金板或銅板或鋼板I上，形成一層淡綠色的氧化銅層，然后將鋁合金板或者銅板或鋼板I加熱到170°C以上，15分鐘，硝酸銅溶液就轉(zhuǎn)變成為牢固的黑色氧化銅光學(xué)選擇性涂層2。 在噴涂時，注意稀硝酸銅溶液不能噴涂的過厚，一般控制在生成的氧化銅涂層厚度在0.1mm為佳，涂層要均勻，這樣制作出來的氧化銅吸熱板的太陽能吸收比α彡0.95，紅外反射比ε ^ 11%.
第三步:噴涂銅防腐劑或防紅外輻射層3為了增強涂層的耐久性，在噴涂層表面加涂一層含有銅防腐劑的材料丙烯酸層，或噴涂一層防紅外福射層3,其厚度為0.0lmm 0.03mm。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，采用自動壓縮空氣將調(diào)配好的選擇性涂層材料銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物和粘合劑直接噴涂在焊接于超導(dǎo)傳熱管(4)上的鋁合金板或者銅板或者鋼板(I)上，經(jīng)自然晾干或加熱形成有光學(xué)涂層(2)的太陽能吸熱板，其制作方法之特征如下: ①將鋁合金板或者銅板、鋼板(I)用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在集熱器的若干支超導(dǎo)傳熱管(4)上；其焊縫(5)接觸率應(yīng)> 98% ②然后將銅、鉻、鐵、錳復(fù)合氧化物和粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅按1: 4的重量比混合后加入有機硅溶劑，稀釋成為可以噴涂粘度的黑色液體； ③將鋁合金板或銅板或鋼板(I)的表面除油，待鋁合金板或銅板或鋼板(I)的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層(7)； ④再用自動噴槍以0.3 0.5Mpa壓力的干燥壓縮氮氣做霧氣氣體，將制得的黑色液體噴涂在金屬板(I)上； ⑤常溫自然晾干，即形成具有牢固光學(xué)涂層(2)的太陽能吸熱板。
⑥涂層噴涂厚度保持在0.05mm 0.07mm,且厚度要均勻。
2.一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，采用壓縮空氣將調(diào)配好的選擇性材料銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色金屬漆混合物直接噴涂在焊接于超導(dǎo)傳熱管(4)上的鋁合金板或者銅板或者鋼板⑴上，經(jīng)自然晾干或加熱形成有光學(xué)涂層⑵的太陽能吸熱板，其制作方法之特征如下: ①首先將鋁合金或者銅板、鋼板(I)用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在超導(dǎo)傳熱管⑷上， ②然后將銅、鉻、鋁氧化物與氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑按1: 4的重量比混合調(diào)和均勻； ③再用專用金屬氟碳漆稀釋劑稀釋成可以噴涂粘度的黑色液體涂料； ④噴涂時先將鋁合金板或銅板、鋼板(I)的表面除油，待鋁合金板或銅板、鋼板(I)的表面干燥后，噴涂一層粘接劑涂層(7)； ⑤再用自動噴槍以0.3 0.5Mpa干燥的壓縮霧化氣體，將黑色液體涂料均勻地噴涂在金屬板⑴上； ⑥常溫自然晾干，即形成有牢固光學(xué)涂層(2)的太陽能吸熱板。
⑦涂層噴涂厚度控制在在0.05mm 0.06mm，涂層厚度均勻一致。
3.一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，其特征是利用壓縮空氣將廢銅粉中提取出的稀硝酸銅溶液噴涂在鋁合金或銅質(zhì)、鋼質(zhì)金屬板上(I)，加熱即成為具有黑色氧化銅選擇性涂層(2)的太陽能吸熱板.，其制作方法步驟如下: 第一步:先將廢銅粉在空氣中灼燒生成黑色氧化銅混合物，再將氧化銅混合物加入到6mol/L稀硝酸中，氧化銅混合物與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)生成硝酸銅和水混合物。其化學(xué)反應(yīng)式如下: 2Cu+02 = 2CuO (條件加熱)Cu0+2HN03 = CuN03+H20 將制備好的稀硝酸銅混合物溶液靜置，然后倒出稀硝酸銅液待用。
第二步:采用噴涂法用稀硝酸銅液制作平板太陽能吸熱板。先將鋁合金板或銅板、鋼板(I)用激光焊接設(shè)備或者超聲波焊接設(shè)備焊接在集熱器的超導(dǎo)管(4)上，然后將稀硝酸銅溶液用自動噴槍0.3 0.4Mpa壓力噴涂至加熱于40°C左右的鋁合金板或銅板或鋼板(I)上，形成一層淡綠色的氧化銅層，然后將鋁合金板或者銅板或鋼板(I)加熱到170°C以上，15分鐘后硝酸銅溶液就轉(zhuǎn)變成為牢固的黑色氧化銅光學(xué)選擇性涂層⑵。
噴涂的稀硝酸銅溶液控制生成的氧化銅涂層厚度在0.1mm，涂層厚度均勻。
第三步:噴涂銅防腐劑或防紅外輻射層(3) 在噴涂層表面加涂一層含有銅防腐劑的材料丙烯酸層，或噴涂一層防紅外輻射層(3)，其厚度為0.01mm 0.03mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，其特征是:所述的粘接劑涂層(7)是與粘合劑聚乙烯或聚丙烯或有機硅或有機硅溶劑相容的金屬粘接劑涂層⑵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，其特征是:所述的粘接劑涂層(7)是與氟碳無光黑色漆、有機硅改性丙烯酸樹脂粘結(jié)劑、專用金屬氟碳漆稀釋劑相容的金屬粘接劑涂層(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作法，其特征是:所述的銅防腐劑或防紅外輻射層(3)與 氧化銅涂層(2)相容。
全文摘要
本發(fā)明供示一種經(jīng)濟、方便可以大面積推廣的超導(dǎo)平板太陽能吸熱板噴涂制作方法，其特征是采用自動壓縮空氣將調(diào)配好的選擇性材料或非選擇性材料直接噴涂在焊接于超導(dǎo)傳熱管上的鋁合金板或者銅板、鋼板上，經(jīng)自然晾干或加熱形成有光學(xué)涂層的太陽能吸熱板。用此法制作的超導(dǎo)平板太陽能吸熱板與超導(dǎo)傳熱系統(tǒng)結(jié)合，吸收比高，綜合反射比低，投資小，見效快，經(jīng)濟，方便，配方變化范圍寬，使用效果優(yōu)良可靠。
文檔編號F24J2/46GK103162451SQ201110430370
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者田海金 申請人:田海金, 蔣連法, 謝士榮