基于微热管导热的膜式太阳能集热器的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能集热器，具体地说，本实用新型涉及一种吸热导热性强、轻薄易安装的膜式太阳能集热器。本发明属于太阳能利用技术领域。

背景技术：

太阳能是一种无污染、取之不尽用之不竭的、低成本、节能环保型清洁能源。太阳能集热器作为太阳能利用的一个重要领域，是一种将太阳的辐射能转换为热能的设备。冬季，人们可以利用太阳能集热器供暖，全年可以利用太阳能集热器提供热水。

太阳能集热器的种类繁多，主要有平板型太阳能集热器、真空管式太阳能集热器、热管式真空管太阳能集热器。平板型太阳能集热器是一种最基本的太阳能集热器，其结构简单、运行可靠、成本适宜，具有承压能力强、吸热面积大等特点，是太阳能与建筑结合最佳选择的集热器类型之一，其缺点是体积大，安装、维修不方便。真空管式太阳能集热器是将吸热体与透明盖层之间的空间抽成真空的太阳能集热器，集热效率高，其缺点是：不承压、易爆裂。热管式真空管太阳能集热器与其他类型的太阳能集热器相比，耐冰冻性能很好，即使在-50℃的严寒条件下也不会冻裂，主要用于家庭，但其造价相对较高，热效率较低。

综上所述，目前应用的太阳能集热器在抗冻能力、热效率、工作可靠性、成本及与建筑一体化等方面存在缺陷，使其应用受到限制。

技术实现要素：

鉴于上述原因，为克服现有技术存在的缺陷，推动太阳能的充分利用，本实用新型的目的是提供吸热导热性强、轻薄易安装、与建筑一体化的基于微热管导热的膜式太阳能集热器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：它由表至内依次由隔热耐候薄膜层、吸热导热薄膜层和微热管矩阵构成；

所述吸热导热薄膜层与所述隔热耐候薄膜层之间通过粘合剂层粘合压制相连；所述微热管矩阵通过导热胶与所述吸热导热薄膜层相连；

所述微热管矩阵倾斜地设置在所述吸热导热薄膜层下面，其加热段在下，冷凝段在上，冷凝段的端部与供热系统中的换热器相连。

优选地，所述隔热耐候薄膜层厚度为100～200μm，它由具有透光性和耐候性的材料制成。

优选地，在所述隔热耐候薄膜层内含有直径为6～15μm的气泡；所述气泡密度为30～160g/每平方米。

优选地，所述隔热耐候薄膜层由聚偏二氟乙烯膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或热塑性聚氨酯弹性体制成。

优选地，所述吸热导热薄膜层为表面镀有吸热粒子涂层的石墨化导热膜，所述吸热粒子涂层的厚度为300-800nm，石墨化导热膜的厚度为5-200μm；

优选地，所述吸热粒子为金属铬或者铬化合物。

优选地，所述石墨化导热膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片与纯净聚酯在真空条件下，高温碳化石墨化制得制成。

优选地，所述石墨化导热膜的导热系数为20～300w/(m.k)。

附图说明

图1是本实用新型膜式太阳能集热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本实用新型的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本发明的特征显而易见。

如图1所示，本实用新型提供的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，由表至内依次由表面的隔热耐候薄膜层1、中间的吸热导热薄膜层3和底层的微热管矩阵4构成；吸热导热薄膜层3与隔热耐候薄膜层1之间通过粘合剂层2粘合压制相连；微热管矩阵4通过导热胶与吸热导热薄膜层3相连。

隔热耐候薄膜层1厚度为100～200μm，它由透光性和耐候性比较好的材料制成，如聚偏二氟乙烯膜(pvdf)或乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)或热塑性聚氨酯弹性体(tpu)，其作用主要是透光、耐候和隔热，其透光率达85％以上。在表面隔热耐候薄膜层1内含有密度为30～160g/每平方米，直径为6～15μm的气泡。在表面隔热耐候薄膜层内增加气泡的目的是增强隔热耐候薄膜层的保温性能，阻止捕获的太阳能光热向空气中散播。

吸热导热薄膜层3为一具有吸热功能的导热层，其厚度为5～200μm。该吸热导热薄膜层3由石墨化导热膜作为载体和支撑物，其上通过磁控溅射的方法电镀厚度为300-800nm的吸热粒子涂层。

所述吸热粒子为金属铬或者铬化合物，石墨化导热膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片与纯净聚酯在真空条件下，高温碳化石墨化制得制成。

在本实用新型的具体实施例中，所述吸热导热薄膜层3由pi石墨烯片与纯净聚酯(pet)在真空条件下，高温碳化石墨化制得，通过调控pi石墨烯片与纯净聚酯的碳化程度，其导热系数范围20～300w/(m.k)；再通过磁控溅射的方法在表面电镀吸热粒子。

本实用新型在吸热导热膜层3下面增设了新型的热传导材料即微热管矩阵4，微热管矩阵4倾斜设置，其加热段在下，冷凝段在上，冷凝段的端部与供热系统中的换热器5相连。

微热管矩阵是由北京工业大学赵耀华教授及其团队研究开发的一种导热能力超强的导热管元件，依靠其内部工质的流动和相变，传导热量，其传热效率高。微热管矩阵主要由铝合金管壳和内置在管壳内的少量工质构成。

本实用新型充分利用微热管导热能力强、传热效率高的特性，将微热管构成的微热管矩阵4粘接在吸热导热膜3的下面；吸热导热膜3吸收太阳辐射的热量，吸收的热量使微热管加热段内的工质从液态受热变成气态，带走热量，向微热管的冷凝段移动，在冷凝段又从气态凝结成液体，放出热量，该热量传导给供热系统中的换热器5，微热管内的工质在冷凝段由气态变成液态后，依靠重力，又回流到加热段，如此反复循环，微热管矩阵4将吸热导热膜层3吸收的热量传导给与微热管矩阵4前端部相连的换热器5，实现供热的目的。

本实用新型的优点：

1、由于本实用新型利用高分子材料薄膜和微热管矩阵吸收、传导太阳能，故本实用新型整体重量轻，薄，易安装，具有安装方便、轻薄耐用、维护简单等特点。

2、由于本实用新型为薄膜式层结构，整体铺装、覆盖在屋顶、外墙、平板等基材上，与建筑结构形成统一整体。

3、本实用新型利用太阳能光热冬季供暖、供应热水等，清洁、环保。此外本发明还可作为保温层增加建筑的外保温性能。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：它由表至内依次由隔热耐候薄膜层、吸热导热薄膜层和微热管矩阵构成；

所述吸热导热薄膜层与所述隔热耐候薄膜层之间通过粘合剂层粘合压制相连；所述微热管矩阵通过导热胶与所述吸热导热薄膜层相连；

所述微热管矩阵倾斜地设置在所述吸热导热薄膜层下面，其加热段在下，冷凝段在上，冷凝段的端部与供热系统中的换热器相连。

2.根据权利要求1所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述隔热耐候薄膜层厚度为100～200μm，它由具有透光性和耐候性的材料制成。

3.根据权利要求2所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：在所述隔热耐候薄膜层内含有直径为6～15μm的气泡；所述气泡密度为30～160g/每平方米。

4.根据权利要求3所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述隔热耐候薄膜层由聚偏二氟乙烯膜或乙烯-四氟乙烯共聚物或热塑性聚氨酯弹性体制成。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述吸热导热薄膜层为表面镀有吸热粒子涂层的石墨化导热膜，所述吸热粒子涂层的厚度为300-800nm，石墨化导热膜的厚度为5-200μm。

6.根据权利要求5所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述吸热粒子为金属铬或者铬化合物。

7.根据权利要求6所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述石墨化导热膜由碳化硅或pet石墨烯片或pi石墨烯片与纯净聚酯在真空条件下，高温碳化石墨化制得制成。

8.根据权利要求7所述的基于微热管导热的膜式太阳能集热器，其特征在于：所述石墨化导热膜的导热系数为20～300w/(m.k)。

技术总结
本实用新型提供一种基于微热管导热的膜式太阳能集热器，它由表到内依次由隔热耐候薄膜层、吸热导热薄膜层和微热管矩阵构成；吸热导热薄膜层与隔热耐候薄膜层之间通过粘合剂层粘合压制相连；微热管矩阵通过导热胶与吸热导热薄膜层相连；微热管矩阵的加热段在下，冷凝段在上，冷凝段的端部与供热系统中的换热器相连。本实用新型利用吸热导热膜吸收太阳辐射的热量，并将吸收的热量传导给微热管矩阵；利用微热管矩阵导热能力强、传热效率高的特性，将吸收的太阳能快速传递给供热系统中的换热器，由换热器内的循环介质把热量带到室内达到供暖、供热的目的。

技术研发人员：郑光明;黄海峰;郑雪枫;柯细勇;赵耀华;李明
受保护的技术使用者：北京结力能源科技有限公司
技术研发日：2019.06.26
技术公布日：2020.07.03