专利名称：一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳热能采集技术领域，具体地，涉及一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置。
背景技术：
在现有常用的太阳能热能采集技术中，多采用金属管加上辅助吸光涂料、或玻璃管加上吸光薄膜材料，组成太阳热能集热器。上述太阳能集热器的制作成本高，现场安装工艺复杂，对场地和安装环境有较高的要求，尤其是玻璃管、易碎、易爆且对温度的要求也有一定的局限性。因此，在农业、畜牧业这些运行成本要求低，安装场地受限的领域难以推广使用。 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在制作成本高、安装使用不方便与实用性差等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，以实现制作成本低、安装使用方便与实用性好的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，至少包括用于通过水转化并储存采集所得太阳能热能的内层集热水管，以及轴向套接在所述内层集热水管外围、且用于保温的外层隔热管。进一步地，在所述内层集热水管的内壁，紧密贴附有用于对太阳光谱进行选择性吸收的内壁吸热复合材料薄膜。进一步地，在所述内层集热水管的外表面与外层隔热管的内表面之间，等间隔径向对称设有用于将内层集热水管与外层隔热管连接、且使内层集热水管与外层隔热管之间形成空腔的多个内外管道连接支撑架。进一步地，所述内层集热水管、外层隔热管与多个内外管道连接支撑架，分别由至少包含乙烯基的聚合物质(PVC)和/或双向拉伸聚丙烯(Biaxially OrientedPolypropylene,简称BOPP)的耐温透明塑料制成。进一步地，所述内层集热水管、外层隔热管与多个内外管道连接支撑架，分别是横截面为至少包括方形、圆形、椭圆形与梯形的多种形状的软管。进一步地，所述内壁吸热复合材料薄膜的制备方法，包括
将粒径为IOlOOnm的金属氧化物，研磨成粉体材料，将该粉体材料与塑料按5飞0%的体积浓度混合；
基于上述粉体材料与塑料的混合材料，采用一次成型法或内部粘贴法或溶胶凝胶(COATING)提拉法，制成精密贴附于内层集热水管内壁的内壁吸热复合材料薄膜。进一步地， 所述金属氧化物为Fe3O4、Cb3O3、Mi3O4、与 QiO 的混合物，在该混合物中，Fe3O4、Cb2O3、Mi3O4、BBO与CaO中金属元素的原子摩尔比为0. 2 I :0. 2 I :0. 2 I :0. 2 I。进一步地，所述金属氧化物的粉体材料的制备方法，包括
⑴由钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐为原料，分别配置钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液，按重量比在各溶液中加入2 5%的聚乙二醇(PEG2000)强烈搅拌；
⑵按钴、锰、镍、铁、铜的金属离子与氢氧根离子或碳酸根离子的摩尔比为I :2 3的比例，将氨水或碳酸氢铵溶液或氢氧化钠溶液，加入到步骤⑴所得钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液中；
⑶将步骤⑵所得混合溶液的PH值调整至8 9，搅拌20-40min后，放置3_10h进行沉淀；这里，搅拌时间过短时搅拌作用就不明显了，所以，可以根据实际需要，适当延长搅拌时间；
⑷将步骤⑶所得沉淀物，用蒸馏水洗涤3飞次后，再用无水乙醇洗涤1-3次；
(5)将步骤⑷所得沉淀物，在7(T90°C的温度条件下烘干后；将所得烘干物置于干锅中，在40(T80(TC的温度条件下煅烧I. 5-2. 5h，即可获得粒径为l(T200nm金属氧化物的粉体材料。这里，优选的煅烧时间为2h，有时需要根据沉淀物的实际情况，适当小范围调整煅烧时间。进一步地,所述内壁吸热复合材料薄膜的厚度为5-1000um。本发明各实施例的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，由于至少包括用于通过水转化并储存采集所得太阳能热能的内层集热水管，以及轴向套接在内层集热水管外围、且用于保温的外层隔热管；可以通过双层的塑料复合材料结构，实现太阳能热能的采集；从而可以克服现有技术中制作成本高、安装使用不方便与实用性差的缺陷，以实现制作成本低、安装使用方便与实用性好的优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中
图I为根据本发明塑料复合材料结构太阳能热能采集装置的轴向剖视结构示意 图2为根据本发明塑料复合材料结构太阳能热能采集装置的横向剖视结构示意图。结合附图，本发明实施例中附图标记如下
I-外层隔热管；2_内外管道连接支撑架；3_内层集热水管；4_内壁吸热复合材料薄膜。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例一根据本发明实施例，提供了一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置。如图I和图2所示，本实施例用于通过水转化并储存采集所得太阳能热能的内层集热水管3，以及轴向套接在内层集热水管3外围、且用于保温的外层隔热管I ;在内层集热水管3的内壁，紧密贴附有用于对太阳光谱进行选择性吸收的内壁吸热复合材料薄膜4 ;在内层集热水管3的外表面与外层隔热管I的内表面之间，等间隔径向对称设有用于将内层集热水管3与外层隔热管I连接、且使内层集热水管3与外层隔热管I之间形成空腔的多个内外管道连接支撑架2。此空腔可以减弱内层集热水管3表面空气对流产生的热量损失。上述内层集热水管3、外层隔热管I与多个内外管道连接支撑架2，分别由至少包含PVC和/或BOPP的耐温透明塑料制成；内层集热水管3、外层隔热管I与多个内外管道连接支撑架2，分别是横截面为至少包括方形、圆形、椭圆形与梯形等多种形状的软管。上述内壁吸热复合材料薄膜4的制备方法，可以包括
将粒径为90nm的金属氧化物，研磨成粉体材料，将该粉体材料与塑料按35%的体积浓度混合；
基于上述粉体材料与塑料的混合材料，采用一次成型法或内部粘贴法或溶胶凝胶(COATING)浸剂提拉法，制成精密贴附于内层集热水管3内壁的内壁吸热复合材料薄膜4，该内壁吸热复合材料薄膜4的厚度为2um 500um。其中，该金属氧化物可以为Fe3Q4、Co2O3、Jfo3O4、pgo与CM)的混合物，在该
混合物中，Fc3O4、Co2O3、lJCaO中金属元素的原子摩尔比为0.2 :0.4 :I :0. 2。该金属氧化物的粉体材料的制备方法，可以包括
⑴由钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐为原料，分别配置钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液，按重量比在各溶液中加入3. 5%的聚乙二醇(PEG2000)强烈搅拌；
⑵按钴、锰、镍、铁、铜的金属离子与氢氧根离子或碳酸根离子的摩尔比为I :2. 5的比例，将氨水或碳酸氢铵溶液或氢氧化钠溶液，加入到步骤⑴所得钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液中；
⑶将步骤⑵所得混合溶液的PH值调整至8. 5，搅拌30min后，放置6. 5h进行沉淀； ⑷将步骤⑶所得沉淀物，用蒸馏水洗涤4次后，再用无水乙醇洗涤2次；
(5)将步骤⑷所得沉淀物，在80°C的温度条件下烘干后；将所得烘干物置于干锅中，在600°C的温度条件下煅烧2h，即可获得粒径为20 IOOnm金属氧化物的粉体材料。实施例二
与上述实施例不同的是，在本实施例中，上述内壁吸热复合材料薄膜4的制备方法，可以包括
将粒径为IOnm的金属氧化物，研磨成粉体材料，将该粉体材料与塑料按5%的体积浓度混合；
基于上述粉体材料与塑料的混合材料，采用一次成型法或内部粘贴法或溶胶凝胶(COATING)提拉法，制成紧密贴附于内层集热水管3内壁的内壁吸热复合材料薄膜4，该内壁吸热复合材料薄膜4的厚度为5um。其中，该金属氧化物可以为Fe3O4、Co2O3、Ma3O4、与OuO的混合物，在该混合物中，FesO4、Co3O3、Afa3O4、|^)与^心中金属元素的原子摩尔比为I :0.2:
0. 4 : I 。该金属氧化物的粉体材料的制备方法，可以包括
⑴由钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐为原料，分别配置钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液，按重量比在各溶液中加入2 5%的聚乙二醇(PEG2000)强烈搅拌；
⑵按钴、锰、镍、铁、铜的金属离子与氢氧根离子或碳酸根离子的摩尔比为I :2的比例，将氨水或碳酸氢铵溶液或氢氧化钠溶液，加入到步骤⑴所得钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液中；
⑶将步骤⑵所得混合溶液的PH值调整至8，搅拌20min后，放置3h进行沉淀；
⑷将步骤⑶所得沉淀物，用蒸馏水洗涤3次后，再用无水乙醇洗涤I次；
(5)将步骤⑷所得沉淀物，在70°C的温度条件下烘干后；将所得烘干物置于干锅中，在400°C的温度条件下煅烧I. 5h，即可获得粒径为10 50nm金属氧化物的粉体材料。实施例三
与上述实施例不同的是，在本实施例中，上述内壁吸热复合材料薄膜4的制备方法，可以包括
将粒径为200nm的金属氧化物，研磨成粉体材料，将该粉体材料与塑料按60%的体积浓
度混合；
基于上述粉体材料与塑料的混合材料，采用一次成型法或内部粘贴法或溶胶凝胶(COATING)提拉法，制成精密贴附于内层集热水管3内壁的内壁吸热复合材料薄膜4，该内壁吸热复合材料薄膜4的厚度为lOOOum。其中，该金属氧化物可以为Fe3Q4、Co2Os、Afa3O4、1d CtiO的混合物，在该
混合物中，FeS04、°°203、** 304、MO与ChO中金属元素的原子摩尔比为0. 4 :1 :0. 2
0. 4。该金属氧化物的粉体材料的制备方法，可以包括
⑴由钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐为原料，分别配置钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液，按重量比在各溶液中加入5%的聚乙二醇(PEG2000)强烈搅拌；
⑵按钴、锰、镍、铁、铜的金属离子与氢氧根离子或碳酸根离子的摩尔比为I :3的比例，将氨水或碳酸氢铵溶液或氢氧化钠溶液，加入到步骤⑴所得钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液中；
⑶将步骤⑵所得混合溶液的PH值调整至9，搅拌40min后，放置IOh进行沉淀；
⑷将步骤⑶所得沉淀物，用蒸馏水洗涤5次后，再用无水乙醇洗涤3次；
(5)将步骤⑷所得沉淀物，在90°C的温度条件下烘干后；将所得烘干物置于干锅中，在800°C的温度条件下煅烧2. 5h，即可获得粒径为20 200nm金属氧化物的粉体材料。综上所述，本发明上述各实施例的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，采用nm级粒径的金属氧化物的粉体材料，制备出对太阳光谱具有选择性吸收的内壁吸热复合材料薄膜，并用此内壁吸热复合材料薄膜制成这种双层复合材料结构的太阳能热能采集管，该太阳能热能采集管具有以下特点
⑴在30(Tl800nm光波长范围内，光吸收率大于80%，发射率小于30% ；⑵制造成本低，使用安装简单、方便，便于大面积应用，可以对太阳光谱进行选择性吸
收；
⑶热对流损失小；
⑷热稳定性好，不脱膜；
(5)造价低廉，容易推广；
(6)内层集热水管内部水温度为5(T70°C。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，至少包括用于通过水转化并储存采集所得太阳能热能的内层集热水管，以及轴向套接在所述内层集热水管外围、且用于保温的外层隔热管。
2.根据权利要求I所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，在所述内层集热水管的内壁，紧密贴附有用于对太阳光谱进行选择性吸收的内壁吸热复合材料薄膜。
3.根据权利要求I或2所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，在所述内层集热水管的外表面与外层隔热管的内表面之间，等间隔径向对称设有用于将内层集热水管与外层隔热管连接、且使内层集热水管与外层隔热管之间形成空腔的多个内外管道连接支撑架。
4.根据权利要求3所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述内层集热水管、外层隔热管与多个内外管道连接支撑架，分别由至少包含乙烯基的聚合物质PVC和/或双向拉伸聚丙烯BOPP的耐温透明塑料制成。
5.根据权利要求3所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述内层集热水管、外层隔热管与多个内外管道连接支撑架，分别是横截面为至少包括方形、圆形、椭圆形与梯形的多种形状的软管。
6.根据权利要求3所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述内壁吸热复合材料薄膜的制备方法，包括 将粒径为IOlOOnm的金属氧化物，研磨成粉体材料，将该粉体材料与塑料按5飞0%的体积浓度混合； 基于上述粉体材料与塑料的混合材料，采用一次成型法或内部粘贴法或溶胶凝胶浸剂提拉法，制成精密贴附于内层集热水管内壁的内壁吸热复合材料薄膜。
7.根据权利要求6所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述金属氧化物为FesO4、Co3O5、MnsO4、与CaO的混合物，在该混合物中，FcsO4、Co5Os、MasO4、Jvfi0中金属元素的原子摩尔比为0. 2 I :0. 2 I :0. 2 I :0.2 I。
8.根据权利要求7所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述金属氧化物的粉体材料的制备方法，包括 ⑴由钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐为原料，分别配置钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液，按重量比在各溶液中加入2 5%的聚乙二醇PEG2000强烈搅拌； ⑵按钴、锰、镍、铁、铜的金属离子与氢氧根离子或碳酸根离子的摩尔比为I :2 3的比例，将氨水或碳酸氢铵溶液或氢氧化钠溶液，加入到步骤⑴所得钴、锰、镍、铁、铜的硝酸盐或硫酸盐的水溶液中； ⑶将步骤⑵所得混合溶液的PH值调整至8 9，搅拌20-40min后，放置3_10h进行沉淀； ⑷将步骤⑶所得沉淀物，用蒸馏水洗涤3飞次后，再用无水乙醇洗涤1-3次； (5)将步骤⑷所得沉淀物，在7(T90°C的温度条件下烘干后；将所得烘干物置于干锅中，在40(T800°C的温度条件下煅烧I. 5-2. 5h，即可获得粒径为l(T200nm金属氧化物的粉体材料。
9.根据权利要求6所述的塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，其特征在于，所述内壁吸热复合材料薄膜的厚度为5-1000um。
全文摘要
本发明公开了一种塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，至少包括用于通过水转化并储存采集所得太阳能热能的内层集热水管，以及轴向套接在所述内层集热水管外围、且用于保温的外层隔热管。本发明所述塑料复合材料结构太阳能热能采集装置，可以克服现有技术中制作成本高、安装使用不方便与实用性差等缺陷，以实现制作成本低、安装使用方便与实用性好的优点。
文档编号F24J2/46GK102679577SQ20121017303
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者康健, 张郁林, 赵新 申请人:康健, 张郁林, 赵新