專利名稱：低熱損太陽能集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能集熱管，特別是一種低熱損失的高效太陽能集熱管。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有最常用的太陽能集熱管是由兩個玻璃管內(nèi)外套裝組成的，內(nèi)層玻璃管上鍍有一層對太陽輻射高吸收同時熱輻射較低的材料(例如漸變鋁-氮/鋁或漸變鋁-氧/鋁)，內(nèi)外玻璃管間抽真空以達(dá)到保溫的目的。集熱管的效率由兩個因素決定一是集熱管對太陽能輻射的吸收能力；一是集熱管的散熱損失程度。散熱損失的很大一部分是集熱管材料的熱輻射造成的。具有一定溫度的物體，其自身發(fā)出的輻射遵從斯蒂芬-玻耳茲曼定律e＝εσT4(1)其中e為物體的輻射出射度，ε為物體的紅外發(fā)射率，σ為玻耳茲曼常數(shù)，T為物體的絕對溫度。目前使用的集熱管，盡管內(nèi)管鍍層材料的發(fā)射率已經(jīng)很低(＜0.1)，但由(1)式可以看出在溫度較高的情況下材料的熱輻射損失仍然很大，而且繼續(xù)降低鍍層材料的發(fā)射率將極大地增加集熱管的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熱輻射損失小、熱效率高的低熱損太陽集熱管。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是低熱損太陽集熱管，由內(nèi)管、鍍在內(nèi)管上的集熱管吸收層、外管和位于集熱管吸收層和外管之間的支撐彈簧組成，其特征在于在外管上鍍一層具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜或包覆一層鍍有透明導(dǎo)電膜層的塑料薄膜。
所述的具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜為氧化銦錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(ZAO)、六硼化鑭(LaB6)或錫酸鎘(Cd2SnO4)薄膜。
本發(fā)明的原理是由于目光中的絕大部分能量集中在可見/近紅外波段，而集熱管材料的熱輻射主要集中在中/遠(yuǎn)紅外波段，所以在現(xiàn)有太陽能集熱管的外管鍍一層具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜(如氧化銦錫、摻鋁氧化鋅等)，該薄膜在可見/近紅外光譜區(qū)具有高透過率，而在中/遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)則具有很低的透過率。日光中的主要輻射能量可以透過薄膜到達(dá)集熱管內(nèi)部的吸收層，而集熱管本身的熱輻射能量則不會透過薄膜到達(dá)外部，從而極大地減少集熱管的熱輻射損耗，達(dá)到提高其效率的目的。
同理，將具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜鍍在透明塑料基底(如PVC)上，再將此復(fù)合薄膜包覆在集熱管外管表面上同樣達(dá)到提高效率的目的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是，本發(fā)明集熱效率高，保溫效果好，有利于太陽能集熱設(shè)備的小型化，擴大其應(yīng)用范圍，如高溫集熱管和寒冷地區(qū)的太陽能利用，且在現(xiàn)有太陽能集熱管基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作微小改進，因此成本較低。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明的光譜原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由玻璃內(nèi)管1、鍍在玻璃內(nèi)管上的集熱管吸收層2、玻璃外管4、位于集熱管吸收層和玻璃外管之間的支撐彈簧3、具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜或鍍有該透明導(dǎo)電膜層的塑料薄膜5組成，具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜為氧化銦錫、摻鋁氧化鋅、六硼化鑭或錫酸鎘薄膜。
鍍有該透明導(dǎo)電膜層的塑料薄膜5可以先將具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜鍍在透明塑料基底，如PVC上，再將此復(fù)合薄膜包覆在集熱管玻璃外管4的表面。圖1中，6為內(nèi)外管間真空，7為內(nèi)部循環(huán)水。
如圖2所示，圖中a為太陽輻射功率曲線，b為溫度350K物體的熱輻射功率曲線，c為典型的透明導(dǎo)電薄膜的透過率曲線。
圖2中，太陽輻射功率曲線a的主要部分均包含在透明導(dǎo)電薄膜透過率曲線c的高透過區(qū)間，而溫度為350K物體的熱輻射功率b則處于低透過區(qū)間，這說明太陽輻射的主要部分可以透過透明導(dǎo)電薄膜到達(dá)集熱管內(nèi)部，而集熱管本身的紅外熱輻射則不能透過薄膜到達(dá)外部，從而達(dá)到提高集熱效率的目的。
權(quán)利要求
1.低熱損太陽集熱管，由內(nèi)管、鍍在內(nèi)管上的集熱管吸收層、外管和位于集熱管吸收層和外管之間的支撐彈簧組成，其特征在于在外管上鍍一層具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜或包覆一層鍍有透明導(dǎo)電膜層的塑料薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱損太陽能集熱管，其特征在于所述的透明導(dǎo)電薄膜為氧化銦錫ITO、摻鋁氧化鋅ZAO、六硼化鑭LaB6或錫酸鎘Cd2SnO4薄膜。
全文摘要
低熱損太陽集熱管，由內(nèi)管、鍍在內(nèi)管上的集熱管吸收層、外管和位于集熱管吸收層和外管之間的支撐彈簧組成，其特點在于在外管上鍍一層具有光譜選擇性透過能力的透明導(dǎo)電薄膜或包覆一層鍍有透明導(dǎo)電膜層的塑料薄膜。本發(fā)明利用集熱管外管透明導(dǎo)電鍍層的光譜選擇性，使得太陽光中的可見/近紅外光可以透過薄膜達(dá)到集熱管內(nèi)管的吸收層，而集熱管本身輻射的中/遠(yuǎn)紅外光部分則不能透過薄膜達(dá)到外界，從而提高太陽能集熱管的集熱效率。
文檔編號F24J2/48GK1779383SQ200410009848
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者刁訓(xùn)剛, 楊盟, 劉海鷹 申請人:北京航空航天大學(xué)