具有紅外光反射涂層的玻璃管，制造該玻璃管的方法，具有該玻璃管的熱收集器管，具有 ...的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供具有玻璃管壁的玻璃管，其中該玻璃管壁的內(nèi)表面至少部分包括至少一個(gè)紅外光反射涂層。另外提供一種制造該玻璃管的方法。該方法包含以下步驟：a)提供玻璃管，和b)使紅外光反射涂層附著到玻璃管內(nèi)表面上。另外，提供一種用于吸收太陽(yáng)能并將吸收的太陽(yáng)能傳遞至傳熱流體的熱收集器管，該傳熱流體可以位于熱收集器管的芯管內(nèi)部。該芯管包括具有太陽(yáng)能吸收涂層的芯管表面，用于吸收日光的太陽(yáng)吸收輻射。該芯管通過(guò)用紅外光反射涂層封裝件玻璃管來(lái)包封。在芯管表面和具有這種紅外反射表面的封裝件壁的內(nèi)表面之間以一定距離設(shè)置芯管表面和封裝件，使得太陽(yáng)吸收輻射可以透過(guò)具有紅外光反射涂層的封裝件，并且可以照射到太陽(yáng)能吸收涂層上。由芯管表面發(fā)出的IR輻射反射回到芯管，由此減少能量損耗。還提供一種拋物面槽收集器，其具有至少一個(gè)設(shè)置在拋物面鏡聚焦線中的熱收集器管。該槽形拋物面收集器在太陽(yáng)能發(fā)電廠中用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成為電能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有紅外光反射涂層的玻璃管，制造該玻璃管的方法，具有該玻璃管的熱收集器管，具有該熱收集器管的拋物面槽收集器，和該拋物面槽收集器的用途
[0001]發(fā)明背景
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種玻璃管和一種制造該玻璃管的方法。另外，提供一種具有該玻璃管的熱收集器管(heat receiver tube),具有該熱收集器管的拋物面槽收集器,和該拋物面槽收集器的用途。
[0002]2.相關(guān)技術(shù)的描述
基于集光型太陽(yáng)能技術(shù)的太陽(yáng)場(chǎng)發(fā)電廠的太陽(yáng)能收集裝置例如為具有拋物面鏡和熱收集器管的拋物面槽收集器。熱收集器管設(shè)置在鏡面的聚焦線中。通過(guò)鏡面的日光反射表面，日光聚焦在充滿傳熱流體，例如熱油或熔融鹽的熱收集器管。借助于芯管(內(nèi)管)的太陽(yáng)輻射吸收涂層，熱收集器管吸收太陽(yáng)能。太陽(yáng)能被有效地耦合(coupled)進(jìn)入傳熱流體中。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能。
[0003]為了將熱能損失減到最少，熱收集器管包括封裝件(encapsulation)外玻璃(玻璃管)。對(duì)日光透明的玻璃管?chē)@熱收集器管的內(nèi)部中心不銹鋼管同軸設(shè)置。內(nèi)管和玻璃管之間的空隙被排空。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供可以用作熱收集器管的封裝件的玻璃管熱損失的額外減少。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造這種玻璃管的方法。
[0006]本發(fā)明的其它目的是提供具有該熱收集器管的拋物面槽收集器，該熱收集器管包括具有這種玻璃管的封裝件，以及提供該拋物面槽收集器的用途。
[0007]這些目的由權(quán)利要求書(shū)中說(shuō)明的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。
[0008]提供具有玻璃管壁的玻璃管，其中玻璃管壁的內(nèi)表面至少部分包括至少一種紅外光反射涂層。
[0009]還提供一種制造玻璃管的方法。該方法包括以下步驟:a)提供玻璃管，和 b)使紅外光反射涂層附著到玻璃管內(nèi)表面上。
[0010]另外，提供一種用于吸收太陽(yáng)能并將吸收的太陽(yáng)能傳遞至傳熱流體的熱收集器管，該傳熱流體可以位于熱收集器管的芯管內(nèi)部。該芯管包括具有太陽(yáng)能吸收涂層的芯管表面，用于吸收日光的太陽(yáng)吸收輻射。該芯管通過(guò)具有帶有紅外光反射涂層的玻璃管的封裝件來(lái)包封。所述芯管表面和封裝件設(shè)置成在芯管表面和具有所述紅外反射表面的封裝件壁的內(nèi)表面之間有一定距離，使得太陽(yáng)吸收輻射可以透過(guò)具有紅外光反射涂層的封裝件，并且可以照射到太陽(yáng)能吸收涂層上。
[0011]另外提供一種拋物面槽收集器，其包括至少一個(gè)拋物面鏡和至少一個(gè)熱收集器管，該拋物面鏡具有日光反射表面，用于將日光集中在日光反射表面的聚焦線中，以及該熱收集器管設(shè)置在拋物面鏡的聚焦線中?？蛇x地，可以實(shí)現(xiàn)具有線性Fresnel技術(shù)的太陽(yáng)能收集器。因此，線性Fresnel鏡收集器具有至少一個(gè)Fresnel鏡和至少一個(gè)熱收集器管，該Fresnel鏡具有日光反射表面，用于將日光集中在日光反射表面的聚焦線中，以及該熱收集器管設(shè)置在Fresnel鏡的聚焦線中。
[0012]玻璃管壁對(duì)于寬太陽(yáng)射線波長(zhǎng)范圍是透明的。優(yōu)選玻璃管的玻璃管壁包含玻璃(SiOx)。其它透明材料也是可以的。附著于玻璃管內(nèi)表面的紅外光反射涂層用作紅外光的鏡。由此，由熱收集器管的芯管輻射的紅外光被反射回到芯管。熱收集器管由于該熱收集器管的芯管的紅外光輻射而整體熱損失得到減少。
[0013]內(nèi)表面可以在其完整圓周上包含紅外反射涂層。但是同樣可能的是玻璃管壁的內(nèi)表面僅在該內(nèi)部玻璃管表面的部分圓周上包含紅外光反射涂層。例如，玻璃管的內(nèi)表面的一半被紅外反射涂層覆蓋。
[0014]使用槽技術(shù)，熱收集器管設(shè)置在拋物面鏡的聚焦線中。因?yàn)樘?yáng)向下入射至拋物面槽，日光的射線對(duì)準(zhǔn)芯管圓周的下半部。芯管圓周的上半部被太陽(yáng)射線(估計(jì)為總?cè)肷渖渚€的約1.2%)和漫射線直接命中，所述漫射線來(lái)自鏡扭曲和統(tǒng)計(jì)像差(估計(jì)為總?cè)肷渖渚€的約0%-2% (這取決于兩個(gè)分段涂層))。因此，優(yōu)選將玻璃管壁的內(nèi)表面分為兩個(gè)區(qū)域。設(shè)置為與鏡的日光反射面面對(duì)面的一個(gè)區(qū)域擁有對(duì)全部日光輻射的高透光度。與此相反，與太陽(yáng)面對(duì)面并避開(kāi)鏡的日光反射面的區(qū)域擁有對(duì)紅外光的高反射性。存在與來(lái)自太陽(yáng)的直接紅外輻射有關(guān)的少量損失。但是借助于芯管的紅外輻射放射而減少的熱損失數(shù)倍(multiply)補(bǔ)償該少量損失。
[0015]在玻璃管的一個(gè)實(shí)施方案中，紅外光反射涂層包含對(duì)波長(zhǎng)低于1200 nm的太陽(yáng)輻射的透光度，該透光度選自0.5至0.99，優(yōu)選選自0.8至0.95。紅外光反射涂層對(duì)于該波長(zhǎng)范圍中的日光輻射或多或少是透明的。 [0016]優(yōu)選紅外光反射涂層包含透明傳導(dǎo)(電)涂層(透明導(dǎo)電涂層，TC0)。在一個(gè)實(shí)施方案中，透明導(dǎo)電涂層包含氧化錫(ZnO)。氧化錫優(yōu)選包含至少一種選自鋁，鎵和銦的元素。該元素可以為氧化錫的主要成分。例如該元素為銦，氧化錫為氧化銦錫(ΙηΖηΟ，ΙΖ0)。該元素也可以為摻雜劑。例如，這種氧化錫分別摻雜招和氧化招(Al2O3)。
[0017]附加層可以附著于紅外光反射涂層。該附加層至少部分或完全覆蓋紅外光反射涂層。該附加層對(duì)于太陽(yáng)的紅外光是透明的或接近透明的。例如，這種層為一個(gè)包含低折射率材料，例如鋁氧化物(Al2O3)或硅氧化物(SiO2)的層。
[0018]玻璃管壁的表面和紅外光反射涂層之間可以存在中間層。該中間層可以具有不同的功能。例如，這種中間層增強(qiáng)紅外光反射涂層在玻璃管內(nèi)表面上的附著力。
[0019]為附著紅外反射涂層，可以采用不同的技術(shù)。優(yōu)選借助于至少一種技術(shù)進(jìn)行紅外光反射涂層附著，該技術(shù)選自浸涂、噴涂和原子層沉積。浸涂或噴涂適于將紅外光反射涂層部分附著到玻璃管內(nèi)表面上(紅外光反射涂層部分覆蓋玻璃管內(nèi)表面)，而原子層沉積(ALD)適于完全覆蓋玻璃管內(nèi)表面。除TCO (Al2O3或SiO2)之外，使用附加層，以?xún)?yōu)化太陽(yáng)光譜中插入的抗反射層，同時(shí)不中斷(或改變)IR區(qū)域中的反射率。具有低折射率材料(例如SiOx)的最終層將沉積(例如通過(guò)浸涂)在玻璃管兩側(cè)上。
[0020]最后公開(kāi)拋物面槽收集器在發(fā)電廠中用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成為電能的用途。
[0021]附圖簡(jiǎn)述
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由示例性實(shí)施方案的描述，參考附圖產(chǎn)生。附圖為示意圖。[0022]圖1顯示玻璃管從側(cè)面的剖面。
[0023]圖2顯示具有熱收集器管的拋物面槽收集器的剖面，該熱收集器管包含具有玻璃管的封裝件。
[0024]發(fā)明詳述
玻璃管I具有玻璃管壁10。玻璃管壁10的內(nèi)表面11至少部分包含至少一個(gè)紅外光反射涂層12。玻璃管I為熱收集器管2的封裝件20。
[0025]紅外光反射涂層12包含氧化銦錫。紅外光反射涂層12的厚度為約135 nm。
[0026]紅外光反射涂層12被附加層13覆蓋。附加層13包含氧化硅。在可選實(shí)施例中，附加層13包含氧化招。該附加層13的厚度為約120 nm。
[0027]可選地，實(shí)施以下順序:玻璃管內(nèi)側(cè)/A1203 (30 nm)/TCO (150 nm)/Al203 (50nm) /SiOx (120 nm-浸涂)。
[0028]在紅外光反射涂層12和玻璃管壁10的內(nèi)表面11之間存在中間層14。該中間層包含氧化招。該中間層的厚度為約85 nm。
[0029]熱收集器管2的芯管21由鋼制的玻璃管I包封。另外，芯管的芯管表面包含用于吸收日光的吸收涂層(未顯示)。
[0030]實(shí)施例1:
通過(guò)涂布玻璃管內(nèi)表面的一半(浸涂和噴涂)，(日光吸收性)a將僅小部分減少(0.2%)，原因是玻璃管上段的玻璃透射率降低。由于輻射的熱損失將減少20%-10% (從1000瓦/管至800-900瓦/管)。
[0031]實(shí)施例2:
玻璃管壁10的全部?jī)?nèi)表面11由紅外光反射涂層12覆蓋。為了制造，進(jìn)行ALD工藝。由此a將減少1%_1.5%，原因是通過(guò)玻璃管的太陽(yáng)透射率減少。但是另一方面，由于輻射的熱損失將減少40%-60% (從1000瓦/管至600-400瓦/管)。熱收集器管2為拋物面槽收集器1000的一部分。拋物面槽收集器1000包含具有日光反射面31的至少一個(gè)拋物面鏡3。借助于反射表面31，日光被集中在拋物面鏡3的聚焦線32中。集中的日光被熱收集器管2吸收。
[0032]拋物面槽收集器(以及Fresnel鏡收集器)分別在太陽(yáng)能發(fā)電廠中用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成為電能。加熱的傳熱流體用來(lái)經(jīng)由熱交換器產(chǎn)生蒸汽。蒸汽驅(qū)動(dòng)連接到發(fā)電機(jī)的渦輪。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流。
【權(quán)利要求】
1.具有玻璃管壁的玻璃管，其中所述玻璃管壁的內(nèi)表面至少部分包括至少一個(gè)紅外光反射涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃管，其中紅外光反射涂層包含對(duì)波長(zhǎng)低于1200nm的太陽(yáng)輻射的透光度，該透光度選自0.5至0.99，優(yōu)選選自0.8至0.95。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的玻璃管，其中玻璃管壁的內(nèi)表面在其部分圓周上包括所述紅外光反射涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的玻璃管，其中所述紅外光反射涂層包含透明導(dǎo)電涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的玻璃管，其中附加層覆蓋所述紅外光反射涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的玻璃管，其中在所述玻璃管壁的內(nèi)表面和所述紅外光反射涂層之間設(shè)置中間層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的玻璃管，其中氧化錫包含至少一種選自鋁，鎵和銦的元素。
8.用于吸收太陽(yáng)能并將吸收的太陽(yáng)能傳遞至傳熱流體的熱收集器管(2)，該傳熱流體可以位于熱收集器管⑵的芯管(21)內(nèi)部，其中 -該芯管包含具有太陽(yáng)能吸收涂層的芯管表面，用于吸收日光的太陽(yáng)吸收輻射； -該芯管通過(guò)具有根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的玻璃管的封裝件來(lái)包封，和-所述芯管表 面和封裝件設(shè)置成在芯管表面和具有所述紅外反射表面的封裝件壁的內(nèi)表面之間有一定距離，使得太陽(yáng)吸收輻射可以透過(guò)具有紅外光反射涂層的封裝件，并且可以照射到太陽(yáng)能吸收涂層上。
9.拋物面槽收集器(1000)，其包括 -至少一個(gè)具有日光反射表面(31)的拋物面鏡(3)，用于集中日光反射表面(31)的聚焦線(32)中的日光；和 -至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8的熱收集器管(2)，其設(shè)置在拋物面鏡(3)的聚焦線(32)中。
10.制造根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的玻璃管的方法，該方法包括以下步驟: a)提供玻璃管；和 b)使所述紅外光反射涂層附著到該玻璃管內(nèi)表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中借助于至少一種技術(shù)進(jìn)行紅外光反射涂層附著，該技術(shù)選自浸涂、噴涂和原子層沉積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的拋物面槽收集器(1000)在發(fā)電廠中用于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成為電能的用途。
【文檔編號(hào)】F22B1/00GK103813994SQ201180073661
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】M.巴凱 申請(qǐng)人:西門(mén)子聚集太陽(yáng)能有限公司