專利名稱：一種石英及陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能的熱利用，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的器件，涉及利用太陽能進行供暖、熱水、烹飪、發(fā)電、制冷、干燥，特別是太陽能的中高溫度的利用。
背景技術(shù)：
太陽能成熟的應(yīng)用技術(shù)為太陽能的低溫?zé)崴?，主要采用真空玻璃管技術(shù)將太 陽能轉(zhuǎn)化為熱能，在此種技術(shù)上，有采用將熱管插入到真空玻璃管內(nèi)部將熱量傳遞到外部 獲得太陽能的技術(shù)，以及在真空玻璃基礎(chǔ)上進一步的完善而開發(fā)的各種器件，其中真空玻 璃管中設(shè)置有真空層進行保溫，在真空層的內(nèi)部設(shè)置選擇性涂層對太陽能進行吸收轉(zhuǎn)化， 雖然真空玻璃層很好的實現(xiàn)了保溫，選擇性涂層很好的實現(xiàn)了太陽能的轉(zhuǎn)化，但是，其轉(zhuǎn)化 后的熱能利用起來很不經(jīng)濟，如采用現(xiàn)有的方法將水直接流入到真空玻璃管內(nèi)部直接進行 換熱，但到了冬季就無法使用，雖然采用熱管技術(shù)在冬季實現(xiàn)了傳熱，但增加了成本、降低 了熱能的利用率，目前這種技術(shù)應(yīng)用于低溫的熱水應(yīng)用，而無法實現(xiàn)太陽能的中高溫的應(yīng) 用，如太陽能熱電的應(yīng)用；現(xiàn)有的對太陽能的中高溫度利用的太陽灶，主要采用反射板對太陽光進行反射， 將太陽能直接聚焦到一個灶具上，實現(xiàn)對太陽能的利用，此種技術(shù)很好的達到了太陽能的 中高溫收集，但其熱能接受方式單一，僅是采用直接在其上面放置簡單的灶具，而無法進行 大規(guī)模的采集和利用；同時也無法實現(xiàn)對太陽能進行收集以便于夜間及陰雨天應(yīng)用；現(xiàn)有的技術(shù)太陽能中高溫的發(fā)電技術(shù)，主要是采用塔式、槽式、及蝶式，槽式太陽 能是已經(jīng)商業(yè)化的太陽能光熱轉(zhuǎn)換器件，主要采用外不為玻璃管，內(nèi)部為不銹鋼金屬管，內(nèi) 部抽真空，實現(xiàn)太陽能的采集；但是該種吸收器價格高，只有少數(shù)的企業(yè)可以掌握其生產(chǎn)技 術(shù)；同時蝶式太陽能與塔式太陽能應(yīng)用的主要技術(shù)難題也在于光熱轉(zhuǎn)化太陽能轉(zhuǎn)換器件， 特別是塔式太陽能，主要由于光熱轉(zhuǎn)換器需要在600-1500度的區(qū)間進行工作，由于高溫所 采用的金屬器件無法長時穩(wěn)定的工作，因而塔式的太陽能電站就無法長期的進行工作，因 而需要對高溫的太陽能光熱轉(zhuǎn)換器件改進。石英玻璃的光學(xué)性能有其獨到之處，它既可以透過紫外光譜，是所有透紫外材料 最優(yōu)者，又可透過可見光和近紅外光譜。用戶可以根據(jù)需要，從185-3500mu波段范圍內(nèi)任 意選擇所需品種。由于石英玻璃耐高溫，熱膨脹系數(shù)極小，化學(xué)熱穩(wěn)定性好，氣泡、條紋、均 勻性、雙折射又可與一般光學(xué)玻璃媲美，所以它是在各種亞劣場合下工作具有高穩(wěn)定度光 學(xué)系統(tǒng)的必不可少的光學(xué)材料。石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小，為5. 5X10_7°C，只有普通玻璃 的1/12-1/20。部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將試樣的灼燒到1200°C后急速投到冷水中，反復(fù)三次以上不允 許炸裂，石英玻璃加入適量鈦元素后還可做成零膨脹系數(shù)的材料，由于石英器件的眾多的 優(yōu)勢，將石英器件應(yīng)用于太陽能利用，特別是中高溫的太陽能光熱轉(zhuǎn)化，將是解決中高溫太 陽能采集的可行的技術(shù)方法。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器和石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器 陣列，將石英器件應(yīng)用于轉(zhuǎn)化器中，使本實用新型的轉(zhuǎn)化器適合于不同的溫度的太陽能光 熱利用，特別是實現(xiàn)太陽能的中高溫的光熱轉(zhuǎn)換器件，以及應(yīng)用于塔式以及蝶式的太陽能 光熱轉(zhuǎn)化器件，解決了現(xiàn)有轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性差、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、適用范圍小特別是難以 在中高溫中穩(wěn)定的長時間的進行光熱轉(zhuǎn)換的問題。本實用新型充分的利用石英器件的物理化學(xué)性能實現(xiàn)太陽能的采集，為太陽能的 利用提供一種新的技術(shù)手段和方法。采用此種技術(shù)方法可以實現(xiàn)對太陽能的不同溫度、大 規(guī)模的綜合利用。具體發(fā)明內(nèi)容如下一種石英及陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，包括一個石英器件，在所述石英器件的至少 一部分的殼體上設(shè)置有將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能的太陽能涂層，所述石英器件至少含有一個進 口(5)或/和一個出口 (6)。本實用新型充分的利用石英器件的物理化學(xué)性能實現(xiàn)太陽能的采集，為太陽能的 利用提供一種新的技術(shù)手段和方法。所述的石英器件可以為盲管器件或直通管器件、或多個進出口的器件。一種流體 (14)通過進口進入，達到出口后流出，流體與部件中太陽能轉(zhuǎn)化的熱能進行熱交換，流體為 液體、氣體、固液混合物、氣液混合物、氣液固混合物中的一種。包含一個盲管器件的換熱器，此時僅有一個口，即是進口也是出口，熱流體被加熱 后在進行換熱；同時也可以是有一個進口和一個出口的器件，流體從進口進入從出口流出。 對于400度一下的溫度，通常采用導(dǎo)熱油為流體，對于高于400度的應(yīng)用，可以采用各種金 屬、非金屬、化學(xué)鹽類工作介質(zhì)進行傳熱換熱；對于低溫的發(fā)電設(shè)備，采用低溫有機工作介 質(zhì)為流體，對于中高溫采用水為發(fā)電工作介質(zhì)。為了增加石英器件的高溫使用強度，在石英管上燒結(jié)A1203、SiC。太陽能涂層為低溫、中溫、高溫的太陽能涂層，可以在真空或非真空環(huán)境進行工 作，涂層選擇下列至少一種或其組合A、金屬、金屬氧化物、金屬化合物；包括；銀、銅、鋁、A1203、SiC ；B、聚合物；高分子聚合物，C、納米材料；包括納米氧化鋅，D、粘接劑；E、微粒，金屬及非金屬的顆粒。太陽能涂層設(shè)置在石英器件的外部殼體、內(nèi)部殼體的至少一部分上。太陽能涂層 設(shè)置在石英器件的外部殼體、內(nèi)部殼體的至少一部分上，為了增加太陽能轉(zhuǎn)化面積，在石英 器件的外部設(shè)置有金屬的翼片，并在翼片上設(shè)置有太陽能涂層。根據(jù)不同的溫度，可以采用不同的涂層，但是對于高溫涂層如A1203、SiC既可以 實現(xiàn)太陽光額度轉(zhuǎn)化，同時還可以實現(xiàn)增加石英管的強度以及提高石英管的石英溫度；可 以采用不同的加工方法實現(xiàn)在石英材料上加工涂層，通?？梢圆捎脽Y(jié)、噴涂、濺射等不同 的方式，只要可以達到目的，任何的加工方法都可以被采用。石英器件的形狀為圓柱、球形、橢圓形、多面體、扇形、以及帶有凹或凸孔的圓柱、球形、橢圓形、多面體、扇形的一種或多種。一種石英陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，包含有多個上述的石英器件、在石英器件的至少 一部分殼體上設(shè)置有太陽能涂層，多個石英器件組成一個陣列，實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。多個石英器件組成的陣列選自下列一種A、多個盲管石英器件平行排列，每個石英器件的進口和出口為同一個口，進出口 設(shè)置在高于盲管口的部位，多個進出口與一個流體管進行連接，用于太陽能低溫、中溫的應(yīng) 用。B、有多個含有進口和出口的石英器件組成一個陣列，多個進行并聯(lián)連接，即多個 進口共同連接構(gòu)成一個進口，多個出口共同組成一個陣列出口，流體從進口進入到出口流 出；用于低溫太陽能利用，以及線聚焦的太陽能中、高溫利用。C、由多個含有進口和出口的石英管進行并排排列為陣列，多個石英管被一個分隔 板進行分割，分隔板的一側(cè)為太陽能照射及吸收部分，另外一側(cè)實現(xiàn)換熱，用于塔式太陽能 采集。D、多個含有進口和出口的石英管緊密并排排列，多個石英管采用串聯(lián)進行連接； 用于線聚焦的槽式以及點聚焦的塔式及蝶式的太陽能采集。可以采用任何形狀實現(xiàn)本實用新型的目的，但是石英器件的形狀通?？梢詾閳A 柱、球形、橢圓形、多面體、扇形、帶有凹或凸孔的多面體的一種或多種，圓柱的器件適合于 線聚焦的太陽能采集，如石英管、或內(nèi)外部都是石英管的器件，球形、橢圓形、多面體、扇形； 以及帶有凹或凸孔的圓柱、球形、橢圓形、多面體、扇形適合于蝶式及塔式太陽能的采集及 利用，可以根據(jù)不同的太陽采集，采用不同的形狀；帶有凹或凸孔的圓柱用于增加太陽能的 利用效率。

圖一盲管英管太陽能光熱轉(zhuǎn)化器圖二 帶有翼片的雙通管太陽能光熱轉(zhuǎn)化器圖三圓柱體光熱轉(zhuǎn)化器圖四雙通管串聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器圖五三個雙通管并聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器圖六三個雙通管串聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器附圖中標(biāo)記具體含義如下1 石英器件，2 太陽能涂層，3 :進口，4 :出口，5 帶有太陽能涂層的翼片，6 膠 圈，7:盲管。
具體實施方式
實施例一盲管英管太陽能光熱轉(zhuǎn)化器按照圖1所示，石英管(1)的一端為盲管，在中間部位加工有太陽能涂層(2)，在內(nèi) 石英管上設(shè)置有太陽能涂層(3)，其另外一端為石英管的進口與出口。對以低溫100度以下 的熱水應(yīng)用，可以采用低溫太陽能涂層，流體為水；對于100-400度的中溫應(yīng)用，采用中溫 的太陽能涂層，采用半真空的連接，流體為導(dǎo)熱油；對于400度以上的高溫應(yīng)用，采用高溫的太陽能涂層，流體為空氣；對于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線聚焦的太陽能采集，對于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式的太陽能 跟蹤技術(shù)；這樣對于任何需要的工作溫度，都可以采用雙石英管實現(xiàn)太陽能的采集和利用。實施例二 帶有翼片的雙通管太陽能光熱轉(zhuǎn)化器按照圖2所示，石英管為帶有翼片的雙通管，其一端為進口(3)，其另外一端為 出口(4)，在中間部位設(shè)置有太陽能涂層(2)，為了增加太陽能吸熱的面積，在石英管的外 部設(shè)置有金屬翼片，在金屬翼片上設(shè)置有太陽能涂層，金屬翼片將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能后傳 遞到石英管。對于溫100度以下的熱水應(yīng)用，可以采用低溫太陽能涂層，流體為水；對于 100-400度的中溫應(yīng)用，采用中溫的太陽能涂層，流體為導(dǎo)熱油；對于400度以上的高溫應(yīng) 用，采用高溫的太陽能涂層，流體為水，這樣可以實現(xiàn)高壓高溫的蒸汽供應(yīng)，實現(xiàn)高效的太 陽能發(fā)電及利用；對于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以 采用槽式線聚焦的太陽能采集，對于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式的太陽能跟蹤技術(shù)； 這樣對于任何需要的工作溫度，都可以實現(xiàn)太陽能的采集和利用。實施例三圓柱體光熱轉(zhuǎn)化器按照圖3所示，英管器件為圓柱體，在圓柱體的表面設(shè)置有太陽能涂層，在其一 側(cè)，設(shè)置有一個進口和一個出口 ；流體從進口進入，從出口流出；對于低溫100度以下的熱 水應(yīng)用，可以采用低溫太陽能涂層，流體為水；對于100-400度的中溫應(yīng)用，采用中溫的太 陽能涂層，流體為化學(xué)鹽類物質(zhì)；對于400度以上的高溫應(yīng)用，采用高溫的太陽能涂層，流 體為高溫化學(xué)鹽，這樣可以實現(xiàn)高壓高溫的蒸汽供應(yīng)，實現(xiàn)高效的太陽能發(fā)電及利用；對于 低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線聚焦的太陽 能采集，對于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式的太陽能跟蹤技術(shù)；這樣對于任何需要的工 作溫度，都可以采用此光熱轉(zhuǎn)化器實現(xiàn)太陽能的采集和利用。實施例四雙通管串聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器按照圖4所示，由兩個雙通石英管串聯(lián)而成，在兩側(cè)的熱管為流體的進口(5)和出 口(6)，在熱管上(1)設(shè)置有太陽能涂層(3)；對于低溫100度以下的熱水應(yīng)用，可以采用低 溫太陽能涂層，流體為水；對于100-400度的中溫應(yīng)用，采用中溫的太陽能涂層，流體為化 學(xué)鹽類物質(zhì)；對于400度以上的高溫應(yīng)用，采用高溫的太陽能涂層，流體為水，這樣可以實 現(xiàn)高壓高溫的蒸汽供應(yīng)，實現(xiàn)高效的太陽能發(fā)電及利用；對于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤 的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線聚焦的太陽能采集，對于高溫的應(yīng)用，可 以采用蝶式或塔式的太陽能跟蹤技術(shù)；本結(jié)構(gòu)特別適合于槽式的太陽能采集，對于高溫的 太陽能利用更具備高效率和低成本。實施例五三個雙通管并聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器按照圖5所示，由三個雙通石英管并聯(lián)而成，三個石英管并聯(lián)在兩個管件上，其一 側(cè)為流體的進口管，另一側(cè)為出口管；在三個石英管的殼體上設(shè)置有太陽能涂層(2)；對于 低溫100度以下的熱水應(yīng)用，可以采用低溫太陽能涂層，流體為水；對于100-400度的中溫 應(yīng)用，采用中溫的太陽能涂層，流體為化學(xué)鹽類物質(zhì)；對于400度以上的高溫應(yīng)用，采用高 溫的太陽能涂層，流體為水，這樣可以實現(xiàn)高壓高溫的蒸汽供應(yīng)，實現(xiàn)高效的太陽能發(fā)電及 利用；對于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線 聚焦的太陽能采集，對于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式的太陽能跟蹤技術(shù)；本結(jié)構(gòu)特別適合于蝶式及塔式的太陽能采集，對于高溫的太陽能利用更具備高效率和低成本。實施例六三個雙通管串聯(lián)太陽能光熱轉(zhuǎn)化器按照圖6所示，由三個雙通石英管串聯(lián)而成，三個石英管串聯(lián)為一個整體，其一端 為流體的進口管，另一端為出口管；在三個石英管的殼體上設(shè)置有太陽能涂層(2)；對于低 溫100度以下的熱水應(yīng)用，可以采用低溫太陽能涂層，流體為水；對于100-400度的中溫應(yīng) 用，采用中溫的太陽能涂層，流體為化學(xué)鹽類物質(zhì)；對于400度以上的高溫應(yīng)用，采用高溫 的太陽能涂層，流體為水，這樣可以實現(xiàn)高壓高溫的蒸汽供應(yīng)，實現(xiàn)高效的太陽能發(fā)電及利 用；對于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽能采集，對于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線聚 焦的太陽能采集，對于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式的太陽能跟蹤技術(shù)；本結(jié)構(gòu)特別適 合于蝶式及塔式的太陽能采集，對于高溫的太陽能 利用更具備高效率和低成本。
權(quán)利要求一種石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是包括一個石英器件，在所述石英器件的至少一部分的殼體上設(shè)置有將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能的太陽能涂層，所述石英器件至少含有一個進口(5)或/和一個出口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是石英器件為圓柱、球形、 橢圓形、多面體、扇形、以及帶有凹或凸孔的圓柱、球形、橢圓形、多面體、扇形的一種或多 種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是為了增加石英器件的高 溫使用強度，在石英管上燒結(jié)A1203和/或SiC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是太陽能涂層為低溫或中 溫或高溫的太陽能涂層中的一種，可以在真空或非真空環(huán)境進行工作，涂層選擇下列至少 一種或其組合A、金屬或金屬氧化物或金屬化合物；B、聚合物；C、納米材料；D、粘接劑；F、微粒，金屬及非金屬的顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是太陽能涂層設(shè)置在石英 器件的外部殼體、內(nèi)部殼體的至少一部分上，為了增加太陽能轉(zhuǎn)化面積，在石英器件的外部 設(shè)置有金屬的翼片，并在翼片上設(shè)置有太陽能涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是石英器件的至少一端設(shè) 置有連接器件，用于與其他器件進行連接，所述連接器件至少為下列一種A、金屬或非金屬的套管；B、內(nèi)或外波紋管連接；C、非金屬器件。
7.一種石英陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是包含多個權(quán)利要求1-6所述的石英太 陽能光熱轉(zhuǎn)化器，多個石英器件組成一個陣列，實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石英及陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是多個石英器件組 成的陣列選自下列一種A、多個盲管石英器件平行排列，每個石英器件的進口和出口為同一個口，進出口設(shè)置 在高于盲管口的部位，多個進出口與一個流體管進行連接，用于太陽能低溫、中溫的應(yīng)用；B、有多個含有進口和出口的石英器件組成一個陣列，多個進行并聯(lián)連接，即多個進口 共同連接構(gòu)成一個進口，多個出口共同組成一個陣列出口，流體從進口進入到出口流出；用 于低溫太陽能利用，以及線聚焦的太陽能中、高溫利用；C、由多個含有進口和出口的石英管進行并排排列為陣列，多個石英管被一個分隔板 進行分割，分隔板的一側(cè)為太陽能照射及吸收部分，另外一側(cè)實現(xiàn)換熱，用于塔式太陽能采 集；D、多個含有進口和出口的石英管緊密并排排列，多個石英管采用串聯(lián)進行連接；用于 線聚焦的槽式以及點聚焦的塔式及蝶式的太陽能采集。
專利摘要本實用新型公布了一種適合于不同的溫度的石英及陣列太陽能光熱轉(zhuǎn)化器和利用石英器件進行太陽能光熱轉(zhuǎn)化的方法。本實用新型充分的利用石英器件的物理化學(xué)性能實現(xiàn)太陽能的采集，為太陽能的利用提供一種新的技術(shù)手段和方法。采用石英器件為太陽能采集器件，實現(xiàn)太陽能的不同溫度的采集，包括一個石英器件、在石英器件的至少一部分殼體上設(shè)置有太陽能涂層，將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。本實用新型的目的就是提供一種適合于不同的溫度的太陽能光熱轉(zhuǎn)化器，特別是實現(xiàn)太陽能的中高溫的光熱轉(zhuǎn)換器件，以及應(yīng)用于塔式以及蝶式的太陽能光熱轉(zhuǎn)化器件。
文檔編號F24J2/24GK201575636SQ200920302749
公開日2010年9月8日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者李建民 申請人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司