非跟踪式太阳能集热器的制作方法

本实用新型涉及太阳能技术领域，具体涉及一种非跟踪式太阳能集热器。

背景技术：

在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来。太阳能集热器是用来吸收太阳辐射使之转换为热能并传递给热介质的装置，它虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的。常见的有平板型、真空管型和聚光型太阳能集热器。

真空管型太阳能集热器常常采用全玻璃真空管式集热管，由内、外两个玻璃管构成，内、外管之间形成真空腔，内管的外表面设有太阳能选择性吸收涂层，内管内传输传热介质(水)。现有技术中常在玻璃管内设置多根平行并联的集热管，这些集热管并联于汇流槽，通过变径接头与母管连接。通常，集热管采用U型细管，且这些U型细管表面大多涂覆有选择性吸收涂层，制作工艺复杂，且为了获得较大的吸热面积而采取的多根U型细管并联的方式使得集热管的结构变得复杂，制作、安装成本相对较高。

因此，本领域迫切需要研发一种结构简单、制作方面、成本低的具有高热吸收效率、低热发射率、高工作温度的太阳能集热管。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单、制作方面、成本低、寿命长、集热效率高的集热器。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种集热器，包括：壳体，以及位于所述壳体内的U型导热金属管、吸热膜板、屏蔽反射部件、支架以及陶瓷隔热组件，其中，

所述U型导热金属管的开放端与所述壳体连接；

所述吸热膜板设置在所述U型导热金属管上；

所述屏蔽反射部件与所述吸热膜板形成腔体，将所述U型导热金属管主体封闭在所述腔体内；

所述支架包括配套使用的第一支架和第二支架，所述第一支架置于所述壳体与所述吸热膜板之间，所述第二支架置于所述屏蔽反射部件与所述壳体之间，

且所述第一支架、第二支架、吸热膜板和屏蔽反射部件均设置有孔，与所述陶瓷隔热组件通过螺栓连接。

在另一优选例中，所述U型导热金属管的开放端通过可伐合金端头与所述壳体连接。

在另一优选例中，所述屏蔽反射部件与所述U型导热金属管之间的距离为0.8-1.5mm或1-1.2mm。

在另一优选例中，所述屏蔽反射部件与所述吸热膜板之间的距离为0.8-1.5mm或1-1.2mm。

在另一优选例中，所述屏蔽反射部件为凹槽型，包括主体部、延伸部、第一挡板和第二挡板，其中，

所述主体部为一平板，置于所述U型导热金属管下方，且所述平板上设置数个孔(如1-8较佳为2-6或3-5个孔)，用于放置所述陶瓷隔热组件；

所述平板两端向外延伸形成至所述吸热膜板外侧形成延伸部；

所述第一挡板和第二挡板分别设置在所述屏蔽反射部件的两端，与所述主体部和所述延伸部构成凹槽，

其中，所述第二挡板上设置两个缺口，供所述U型导热金属管穿过。

在另一优选例中，所述壳体包括一体成型的玻璃管和玻璃封头，所述玻璃封头为等曲率形式。

将玻璃封头烧制成为等曲率形式，可以降低玻璃封头应力，降低封头破损率。

在另一优选例中，所述第一支架包括第一支架横梁以及由第一支架横梁两端向上延伸的两第一弯曲部；

所述第二支架包括第二支架横梁以及由第二支架横梁两端向上延伸的两第二弯曲部，

其中，所述第一支架横梁设置在置于所述壳体与所述吸热膜板之间，所述第二支架横梁设置在所述屏蔽反射部件与所述壳体之间，且所述两第一弯曲部和两第二弯曲部均卡贴在所述壳体内侧。

在另一优选例中，所述第一支架横梁和/或所述第二支架横梁为镂空结构。

在另一优选例中，所述陶瓷隔热组件包括两陶瓷垫圈、一陶瓷长柱和两陶瓷短柱，其中，

所述陶瓷长柱为具有一通孔的柱体，两端分别抵在所述吸热膜板和所述屏蔽反射部件上；

所述两陶瓷垫圈均为具有一通孔的垫圈，分别设置在所述第一支架和所述第二支架上；

所述两陶瓷短柱为台阶短柱，包括一体成型的均具有通孔的第一柱体和第二柱体，所述两陶瓷短柱的第一柱体分别置入所述吸热膜板和屏蔽反射部件的孔内，所述两陶瓷短柱的第二柱体分别设置在所述第一支架和所述吸热膜板之间、所述屏蔽反射部件和所述第二支架之间；所述第一柱体的通孔的直径小于所述第二柱体的通孔的直径；

且所述两陶瓷垫圈的通孔与所述两陶瓷短柱的第一柱体的通孔的直径相同；所述陶瓷长柱的通孔与所述两陶瓷短柱的第二柱体的通孔的直径相同；

所述螺栓穿过各通孔，连接所述第一支架、吸热膜板、屏蔽反射部件和第二支架。

在另一优选例中，所述支架的个数为N，所述陶瓷隔热组件的个数为2N，N为1-5或1-3或2-3。

在另一优选例中，所述壳体包括迎光面和背光面；所述吸热膜板安装在所述壳体的迎光面与所述U型导热金属管之间，且所述吸热膜板的面向所述壳体的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，所述吸热膜板的另一侧与所述U型导热金属管紧密地贴合。

本实用新型的集热器内设有与吸热膜板，吸热膜板上涂覆有太阳吸收效率高、反射效率低的选择性吸收涂层，吸热膜板的表面积较大，吸热膜板吸收的热量能够迅速传递给U型导热金属管，屏蔽反射部件，所述屏蔽反射部件用于减少所述集热器的热辐射损失。且本实用新型的集热器中可仅设有一个U型导热金属管，使得集热器的结构被简化，制作工艺和成本低且安装方便。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本实用新型方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本实用新型实施例的集热器的立体结构示意图。

图2是本实用新型实施例的集热器的剖面结构示意图。

图3是屏蔽反射部件的立体结构示意图。

图4是支架的立体结构示意图。

图5为陶瓷隔热组件的立体结构示意图，其中a为陶瓷垫圈；b为陶瓷短柱；c为陶瓷长柱。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

如图1和图2所示，本实用新型的集热器包括壳体1，以及位于所述壳体1内的U型导热金属管2、吸热膜板3、屏蔽反射部件4、支架5以及陶瓷隔热组件6。

壳体1包括一体成型的玻璃管和玻璃封头，所述玻璃封头为等曲率形式。将玻璃封头烧制成为等曲率形式，可以降低玻璃封头应力，降低封头破损率。

在一优选实施例中，所述壳体1由硼硅玻璃制成。

U型导热金属管2的开放端通过可伐合金端头7与壳体1连接。

吸热膜板3设置在所述U型导热金属管2上。

本实用新型的集热器，可以仅设有一个细长的U型导热金属管，该U型导热金属管的外径为5-10mm，较佳地为8mm。U型导热金属管的管壁厚度为0.3mm-0.7mm，较佳地为0.5mm。

壳体1包括迎光面和背光面。吸热膜板3安装在所述壳体1的迎光面与所述U型导热金属管2之间，且所述吸热膜板3的面向所述壳体1的迎光面的一侧涂覆有选择性吸收涂层，所述吸热膜板3的另一侧与所述U型导热金属管2紧密地贴合。

在另一优选例中，所述壳体呈圆柱形或椭圆柱形，所述圆柱形或椭圆柱形的壳体由通过其中心轴线的平面分为迎光面和背光面两个部分。在另一优选例中，所述迎光面是透明的。

在另一优选例中，所述迎光面的外侧壁涂覆有增透膜，所述增透膜用于提高太阳光的入射率。

在另一优选例中，所述背光面的内侧壁设有屏蔽反射部件，所述屏蔽反射部件用于减少所述集热器的热辐射损失。

所述壳体1内部可形成密闭的真空环境，太阳光通过所述壳体1的所述迎光面照射在所述吸热膜板3上，所述吸热膜板3吸收的热量用于加热所述U型集热管2内的传热介质。

在一优选实施例中，所述屏蔽反射部件为固定在所述背光面的内侧壁的铝板或银板或镀铝不锈钢板。

在一优选实施例中，所述金属反射层为银箔或铝箔。

在另一优选例中，在所述壳体外侧与所述壳体内的U型导热金属管密封相连的管路包裹有保温材料，或者所述管路为真空保温管。

在另一优选例中，所述壳体内填制用于维持壳体内真空度的蒸散型和非蒸散型吸气剂。

所述U型导热金属管2为细长的U型管，且所述U型管具有与所述吸热膜板贴合的平面，从而增大所述U型集热管与所述吸热膜板之间的接触面积，提高传热效率

在另一优选例中，所述U型导热金属管表面采用抛光/镀铝等相关工艺，将表面发射率降低到2％及以下。

尽管图中没有示出，较佳地，U型导热金属管2具有与吸热膜板3贴合的平面，这样可以增大U型导热金属管2与吸热膜板3之间的接触面积，提高传热效率。吸热膜板3可通过支架与U型导热金属管2固定连接，也可通过粘合剂与U型导热金属管2粘合在一起。

在另一优选例中，所述吸热膜板的大小为134mm×1880mm。

吸热膜板3的面向壳体1的迎光面的一侧所涂覆的选择性吸收涂层可选用半导体吸收-金属反射串列表面、金属-电介质复合材料、电介质-金属干涉叠层表面、本征选择性吸收表面或微不平表面等材料结构构成。所述选择性吸收涂层为高吸收率、低发射率选择性吸收材料。半导体吸收-金属反射串列表面可选用Si/Ge/-Al/Au/Cu/Al/Pt/W/Ni等材料。金属-电介质复合材料可选用Pt-Al₂O₃、Ni-SiO₂、Ni/Co/Mo/Au/W/Pt-Al₂O₃、Al-AlN；Mo-MoO₂或W-WO₂等材料。电介质-金属干涉叠层表面可选用ZrB₂、Mo/Co/Cr-Cr₂O₃、Mo-AlN或Au-TiO₂/MgO等材料。本征吸收选择性吸收表面W、HfC或Cu₂S等材料。微不平表面可选用Cu、Ni、SS、Re或W等材料。本实施例中，选择性吸收涂层由金属反射层与形成在金属反射层上的半导体吸收层构成。金属反射层材料为Ge，半导体吸收层的材料为Al。镀在U型导热金属管外表面的选择性吸收涂层用于吸收太阳光可见光，减小红外辐射，提高对太阳光的吸收效率，降低辐射效率，从而提高U型导热金属管的工作温度。

如图2和图3所示，所述屏蔽反射部件4为凹槽型，包括主体部41、延伸部42、第一挡板43和第二挡板44，其中，

所述主体部41为一平板，置于所述U型导热金属管2下方，且所述平板上设置数个孔45，用于放置所述陶瓷隔热组件6；

所述平板两端向外延伸形成至所述吸热膜板3外侧形成延伸部42；

所述第一挡板43和第二挡板44分别设置在所述屏蔽反射部件4的两端，与所述主体部41和所述延伸部44构成凹槽，

其中，所述第二挡板44上设置两个缺口46，供所述U型导热金属管2穿过。

所述屏蔽反射部件4与所述吸热膜3板形成腔体，将所述U型导热金属管2主体封闭在所述腔体内。

本实用新型中，所述屏蔽反射部件与所述吸热膜板形成腔体，将吸热膜板背部、导热金属管全封闭在内，能够减小辐射热损失。

本实用新型中，所述屏蔽反射部件的双面，均采用镀铝/镜面抛光形式，将材料表面发射率降至2％及以下。

本实用新型中，为避免接触导热，所述屏蔽反射部件与所述U型导热金属管之间保持0.8-1.5mm的距离；所述屏蔽反射部件与所述吸热膜板之间保持0.8-1.5mm的距离。

如图1和图2所示，支架5包括配套使用的第一支架51和第二支架52，所述第一支架51置于所述壳体1与所述吸热膜板3之间，所述第二支架52置于所述屏蔽反射部件4与所述壳体1之间。

所述第一支架51、第二支架52、吸热膜板3和屏蔽反射部件4均设置有孔，与所述陶瓷隔热组件6通过螺栓8和螺母9连接。

第一支架51和第二支架52结构相同，以第一支架51为例描述结构。如图4所示，所述第一支架51包括第一支架横梁53以及由第一横梁53两端向上延伸的两第一弯曲部54；同样所述第二支架包括第二支架横梁以及由第二横梁两端向上延伸的两第二弯曲部，

其中，如图2所示，所述第一支架横梁53设置在置于所述壳体1与所述吸热膜板3之间，所述第二支架横梁设置在所述屏蔽反射部件4与所述壳体1之间，且所述两第一弯曲部54和两第二弯曲部均卡贴在所述壳体1内侧。

如图4所示，所述第一支架横梁和/或所述第二支架横梁为镂空结构。

本实用新型中，将第一支架横梁、第二支架横梁设置为镂空结构，减小吸热膜板面遮挡损失，减小由支架向玻璃壳体的导热损失。

本实用新型中，支架采用低放气量材料(金属或其他)制成，第一支架和第二支架配套使用，将吸热膜板、屏蔽反射部件、U型导热金属管、陶瓷隔热组件通过螺栓螺母固定在所述壳体内部。

如图2和5所示，本实用新型的陶瓷隔热组件6包括两陶瓷垫圈61、一陶瓷长柱63和两陶瓷短柱62，其中，

所述陶瓷长柱63为具有一通孔的柱体，两端分别抵在所述吸热膜板3和所述屏蔽反射部件4上，具体地，抵在所述屏蔽反射部件4的主体部41上；

所述两陶瓷垫圈61均为具有一通孔的垫圈，分别设置在所述第一支架51和所述第二支架52上；

所述两陶瓷短柱62为台阶短柱，包括一体成型的均具有通孔的第一柱体64和第二柱体65，所述两陶瓷短柱的第一柱体64分别置入所述吸热膜板3和屏蔽反射部件4具体为主体部41的孔内，所述两陶瓷短柱的第二柱体65分别设置在所述第一支架51和所述吸热膜板3之间、所述屏蔽反射部件4和所述第二支架52之间；所述第一柱体64的通孔的直径小于所述第二柱体65的通孔的直径；

且所述两陶瓷垫圈61的通孔与所述两陶瓷短柱62的第一柱体64的通孔的直径相同；所述陶瓷长柱63的通孔与所述两陶瓷短柱62的第二柱体65的通孔的直径相同；

所述螺栓8穿过各通孔，连接所述第一支架51、吸热膜板3、屏蔽反射部件4和第二支架52，与螺母9配合从而进行固定连接。

其中所述两陶瓷垫圈的通孔与所述两陶瓷短柱的第一柱体的通孔与所述螺栓相匹配。

本实用新型中，采用陶瓷隔热组件将螺栓与第一支架、吸热膜板、屏蔽反射部件、第二支架隔离，减小吸热膜板通过螺栓向屏蔽反射部件、第一支架、第二支架传导热量。

本实用新型的集热器，所述支架的个数为N，所述陶瓷隔热组件的个数为2N，N为1-5。

为了维持集热器壳体内的真空度，可在壳体内填制用于维持壳体内真空度的蒸散型和非蒸散型吸气剂。此外，密封套管的外侧可以包裹保温材料，或者套设真空保温套管，以减少热量损失，提高集热器的工作效率。

本实用新型的集热器内设有与吸热膜板，吸热膜板上涂覆有太阳吸收效率高、反射效率低的选择性吸收涂层，吸热膜板的表面积较大，吸热膜板吸收的热量能够迅速传递给U型导热金属管，热辐射屏蔽层，热辐射屏蔽层用于减少集热器的热辐射损失。且本实用新型的集热器中可仅设有一个U型导热金属管，使得集热器的结构被简化，制作工艺和成本低且安装方便。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。