热响应组件及用于制造和使用其方法
【技术领域】
[0001] 本文中公开了可W帮助控制用于提供家庭和商业实体中热水的太阳能板中 的停滞溫度（驻点溫度，Sta即ationtemperature)的热响应组件（溫度感应组件， thermo-responsiveassembly)〇
【背景技术】
[0002] 太阳能板可W是用于家用和商用热水供暖W及空间加热的高效的并具有成本效 益的来源。塑料太阳能板或模块通常由透明的聚合物上光板（上釉板，glazing sheet)(例 如，聚碳酸醋多壁板）、具有挤出的水通道的黑色塑料吸收板（例如，聚讽或聚苯酸（PP巧共 混物多壁板）、绝缘衬垫、和必要的导水管（水岐管，water manifold)和框架块构成。因为 吸收层（油sorber layer)前面和后面均绝缘，所W可W获得比周围环境高得多的溫度。模 块通常设计成产生与70摄氏度rC)至80°C-样热的水。
[0003] 存在其中模块暴露于阳光而水或者其他传热流体不流过吸收板，从而使模块能 够变得过热的某些时段。运被称为"停滞条件"。在运些停滞条件期间模块溫度可能超过 140°C乃至150°C。停滞条件期间，能够超过塑料部件的热晓曲溫度，致使不可逆转的弯曲、 超出设计极限的热膨胀、和/或能够导致单元故障的其他热诱导效应（thermally-imluced effect)。仅使用能够承受运样的溫度的聚合物极大地增加了模块的成本。因此停滞溫度 的控制是高效的、具有成本效益的塑料太阳能模块的重要的设计要求。
[0004] 因此，需要可W帮助控制停滞溫度W提供高效的、具有成本效益的塑料太阳能模 块的热响应组件。
【发明内容】
[0005] 在各种实施方式中公开的是热响应组件W及用于制备和使用其的方法。
[0006] 在一种实施方式中，一种组件包括：上光层、光吸收层、W及上光层和光吸收层之 间的热响应层，其中，热响应层包括具有玻璃化转变溫度的基体聚合物和具有颗粒尺寸的 无机填料，其中，基体聚合物和无机填料的折射率在25°c相差小于或等于0. 05。
[0007] 在一个实施方式中，制造该组件的方法包括：形成上光层；形成光吸收层；W及在 上光层和光吸收层之间形成热响应层，其中，热响应层包括具有玻璃化转变溫度的基体聚 合物和具有颗粒尺寸的无机填料，其中，基体聚合物和无机填料的折射率在25°C相差小于 或等于0. 05。
[0008]W下更具体地描述运些和其他特征及特性。
【附图说明】
[0009]W下是附图的简要说明，其中相同的元件编号相同，并且它们是为了阐明本文中 所公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制示例性实施方式的目的而给出的。
[0010] 图1是折射率与基体聚合物和填料的溫度的图解说明。
[0011] 图2是正常使用溫度下的热响应组件的示意图。
[0012] 图3是在热响应组件中使用的材料的玻璃化转变溫度W上的高溫下的图2的热响 应组件的示意图。
[0013] 图4是反射与用于包括本文所描述的热响应层的样品的溫度的图解说明。
[0014] 图5是总反射与用于包括本文所描述的热响应层的样品的波长的图解说明。
【具体实施方式】
[0015] 本文中公开的是一种热响应组件，包括：热响应层，该热响应层包括填充有无机材 料（即，填料）的透明基体聚合物。无机材料可W具有小于10微米（ym)的颗粒尺寸W及 与基体聚合物相匹配的折射率（例如，其中，折射率在25°C相差小于或等于0.05)。本文中 描述的热响应组件可W在低于基体聚合物的玻璃化转变溫度的溫度下入射光的反射发生 很小的变化或者没有变化，因为用于组件的材料的折射率在低于基体聚合物的玻璃化转变 溫度（Tg)下缓慢变化。然而，本文中公开的热响应组件在大于基体聚合物的玻璃化转变溫 度时可具有增加的反射。运是因为在大于Tg时，透明基体聚合物的折射率通常快速减小， 而无机材料的折射率几乎保持不变。产生的折射率的不匹配可导致一些反射，例如，10%至 20%的反射足W使得热响应组件免于弯曲或其他机械故障。本文中使用的术语热响应层指 的是其透光率响应于溫度变化而改变的层。
[0016] 机械的百叶窗（louver)可W被制成为在升高的溫度下打开，从而打开模块W释 放热，但是运引入活动部件（movingpart),增加复杂性和成本，并且提供另外的故障机制。 使用热响应材料用于热控制的许多概念依赖于例如通过使域和基体的折射率的溫度相关 性强烈不同的相分离方法、突然的相转变（相变），和/或它们的可见光学性能的改变W使 得光散射并减弱可W到达吸收层（例如，具有对于可混和性的临界溫度的某些水凝胶和聚 合物共混物、液晶等）的光的量。然而，运些系统中似乎没有一个对于低成本塑料太阳能模 块是实用的或具有成本效益的，因为它们包括流体的组分或者包括难W调制的化学材料组 分。
[0017] 本文公开的热响应组件可包括上光层、热响应层W及吸收层（例如，光吸收层）， 并且可选地，包括绝缘层，其中，热响应层可在上光层和吸收层之间，并且吸收层可W可选 地在绝缘层和热响应层之间。可选地，绝缘层可布置在吸收层的两侧上。上光层和热响应层 通常可W是透明的（例如，在电磁波谱的可见和红外范围中具有大于或等于85%的透射）， 而吸收层可W是不透明的。吸收层通常可W是黑色的，意味着它不具有任何透射。吸收层 可W吸收入射光并且将能量转移至循环流体，诸如，空气、水、乙二醇等。吸收层可W由具有 足够热稳定性和水解稳定性的任何材料制成。吸收层可包含聚讽、改性的聚（亚苯基氧化 物Hpoly(地en^eneoxide))、聚酸酸酬（P邸K)、聚苯酸（PPE)、聚酷亚胺或者包括上述项 中一种或多种的组合。绝缘层可包含减少组件的热损失的材料。可能的绝缘层材料包括矿 物芸香（mineralrue)、玻璃芸香和泡沫材料W及包括上述项中至少--种的组合。上光层 可包括单块（monolithic)板或者多壁板。当包括多壁板时，例如，上光层可包括，第一壁、 第二壁W及布置在第一壁和第二壁之间的肋。还可W存在另外的壁（例如，第=壁、第四壁 等）W及分散在它们之间的另外的肋。热响应层可包含基体聚合物和无机填料。上光层的 透射可取决于空气/聚合物界面的数量，使得双壁板将具有比单块板更少的透射，并且= 壁板甚至更少。添加层对到达吸收层的能量的影响可大于由最佳数量壁中的多个壁提供的 改善的绝缘所补偿的能量。
[0018] 在大于基体聚合物的Tg的溫度时基体聚合物和无机填料的折射率的不匹配可提 供入射光的反射，在停滞阶段期间，运可减少由热响应组件经历的溫度极限，从而导致热响 应组件的其他部件的降低的故障可能性（例如，弯曲、翅曲、热膨胀等）。换言之，本文中公 开的热响应组件可W对热响应组件的各种其他部件（即，板）（例如，太阳能板）提供针对 由于暴露至大于部件的热晓曲溫度的溫度而导致的故障或损害的保护。热响应层可附接 (例如，层压、共挤出、跨越分散）上光层和/或吸收层。在热响应层和吸收层之间可存在空 气间隙。吸收层可附接（例如，层压、共挤出、跨越分散）至上光层。
[0019] 如上所述，包括透明聚合物（即，基体聚合物）化及具有小于或等于IOym的颗粒 尺寸W及与基体聚合物匹配的折射率（例如，其中，折射率在25°C相差小于或等于0. 05,具 体地，在25°C小于或等于0.01)的无机材料（即，填料）的热响应层可W证明在低于基体 聚合物的Tg的溫度下，入射光的反射几乎没有发生变化。尽管希望不受理论限制，但是应 相信的是出现运种情况是因为在低于Tg时两种材料的折射率的变化相对缓慢。然而，在大 于Tg,基体聚合物的密度W及折射率可迅速改变，而无机填料的折射率可继续非常缓慢地 变化。如图1中示意性示出的，运可导致基体聚合物和填料之间的越来越大的折射率的不 匹配，其进而可导致一些光被反射。例如，如图1所示，基体聚合物10和填料12在低于Tg 14时可W具有相同的折射率16,运可给出高透射。然而，在大于Tg14时，由线18所示的 折射率可不匹配，运导致反射。因此，透过热响应层（例如，光控制层）的光的量在大于Tg 时可W减少至越来越大的程度，运可W导致由板的部件所经历的停滞溫度的降低。
[0020] 例如，如图2所示，示出的热响应组件20可包括上光层22、热响应层24和吸收层 26。上光层22可包括实屯、板、多层板或者多壁板。在图2和图3中示出了具有第一壁34、 第二壁36W及位于它们之间的肋38的多壁板。第一壁34可具有第一壁第一表面40和第 一壁第二表面42,而第二壁36可具有第二壁第一表面44和第二壁第二表面46。吸收层26 可包括吸收层第一表面48和吸收层第二表面5