專利名稱：太陽能吸收器、太陽能吸收器裝置和太陽能收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求I以及權(quán)利要求6的前序部分所述的用于吸收太陽輻射的太陽能吸收器、尤其是用于太陽能吸收器裝置和/或太陽能收集器的太陽能吸收器。此外，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求13的前序部分所述的太陽能吸收器裝置。另外，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求15的前序部分所述的太陽能收集器。
背景技術(shù)：
太陽能收集器和由此的能量獲取是已知的。近年來，從再生源——如太陽獲取有用能量日益重要。對(duì)于直接利用太陽能而言，除光伏式產(chǎn)生電流以外，從太陽輻射獲取太陽能熱也非常重要。在太陽能熱系統(tǒng)中，首先將太陽輻射的能量轉(zhuǎn)換成熱能。為此借助屋頂上的太陽能收集器來吸收太陽輻射并且將其傳遞到合適的太陽能流體上，所述太陽能流體用于將所獲取的熱輸送到更大的儲(chǔ)存器中，例如房屋的地下室。太陽能收集器的主要元件在此是太陽能吸收器，所述太陽能吸收器設(shè)置用于接收太陽輻射能以及將其轉(zhuǎn)換為熱能。通常，太陽能吸收器實(shí)現(xiàn)為薄的銅膜或鋁膜，其為了改善其光學(xué)特性——即可見太陽光范圍中的高吸收，紅外太陽光范圍中的低輻射——可以設(shè)有極薄的選擇性附加層。在金屬膜下方通常有由管路構(gòu)成的系統(tǒng)，與吸收器熱接觸的太陽能流體流經(jīng)所述系統(tǒng)。其用于在太陽能吸收器中將形成的熱傳遞到太陽能流體上。太陽能流體隨后將熱進(jìn)一步輸送(典型地)至屋頂上的存儲(chǔ)罐中或者建筑物的地下室中。對(duì)于管系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)有不同的變型方案。 在此，管的布置影響太陽能吸收器與太陽能流體之間的熱通量(Warmefluss) ο
太陽能收集器的一般目的是在太陽能吸收器中出現(xiàn)的溫度范圍上實(shí)現(xiàn)盡可能高的效率。根據(jù)由于保護(hù)太陽能收集器免受環(huán)境影響的玻璃板上的反射和吸收引起的初始輻射損耗和在太陽能吸收器上的反射損耗也通過熱損耗共同確定所述效率。
然而典型地，改進(jìn)散熱的措施——即例如使用導(dǎo)熱更好的材料或更厚的吸收器膜同時(shí)意味著太陽能收集器的制造成本的升高。
由實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 202009011991U1公開了一種太陽能熱吸收器，其中金屬泡沫完全或部分地包圍至少一個(gè)引導(dǎo)吸熱介質(zhì)的管并且與其導(dǎo)熱地、尤其是材料鎖合地連接， 其中金屬泡沫在安裝后朝著入射的太陽光的一側(cè)上是開氣孔的或者具有封閉的表層。為了在盡可能低的熱輻射損耗下實(shí)現(xiàn)盡可能高的吸收，吸收器可以涂覆或涂裝在所述側(cè)上，尤其是具有黑顏色。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，提出一種太陽能吸收器、一種太陽能吸收器裝置和一種太陽能收集器，它們具有改進(jìn)的散熱并且因此具有提高的效率，尤其是不提高制造成本和制造過程的復(fù)雜度。
根據(jù)本發(fā)明，這通過具有權(quán)利要求I、權(quán)利要求6、權(quán)利要求13和權(quán)利要求15的特征的主題來解決。有利的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求中獲得。
在根據(jù)本發(fā)明的用于吸收太陽輻射以及將熱傳遞給管路系統(tǒng)的太陽能吸收器、尤其是用于太陽能吸收器裝置和/或太陽能收集器的太陽能吸收器中(其中太陽能吸收器具有導(dǎo)熱的基體，所述基體具有厚度)提出，導(dǎo)熱的基體具有用于定向?qū)岬木哂凶兓暮穸茸呦虻膶?dǎo)熱裝置。
根據(jù)本發(fā)明，太陽能吸收器溫度的匹配意味著太陽能吸收器溫度或者熱流密度 (熱通量密度)的平衡、統(tǒng)一或者均勻，使得其在太陽能吸收器的材料的面伸展上不存在或者僅僅存在非常小的局部溫度過高(“熱點(diǎn)”)或溫度過冷(“冷點(diǎn)”)并且熱流密度盡可能恒定。所述匹配有利地在整個(gè)面伸展上或僅僅在部分區(qū)域中提供。
因此，有利地，實(shí)現(xiàn)了所形成的熱到太陽能流體的改進(jìn)傳導(dǎo)，因?yàn)榻档土藷釗p耗。 這又意味著所導(dǎo)出的有用能量與損耗能量的更有利比例，也就是說更高的效率。
根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)熱裝置集成在太陽能吸收器的基體中并且例如可單件式地或多件式地實(shí)施。
在太陽能吸收器的一個(gè)有利實(shí)施方式中提出，導(dǎo)熱裝置包括具有至少兩個(gè)不同厚度的、變化的厚度走向。根據(jù)本發(fā)明，太陽能吸收器基體的厚度相應(yīng)于相對(duì)于太陽能吸收器的吸收面垂直測(cè)量的層厚度。厚度越大，則妨礙越小并且由此熱流(熱通量)越大。然而，隨著熱流增大和溫度增加，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式和太陽能吸收器的導(dǎo)熱性能不變的情況下熱損耗也升高。如果提高導(dǎo)熱性能一例如通過增加厚度，則可以平衡熱損耗并且改善太陽能吸收器的效率。
在太陽能吸收器的一個(gè)有利實(shí)施方式中提出，厚度走向連續(xù)延伸地構(gòu)造。均勻的、 連續(xù)增加的厚度走向意味著導(dǎo)熱性能的連續(xù)提高。
在太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式中提出，厚度走向離散延伸地構(gòu)造。例如，厚度走向可以階梯狀地構(gòu)造。
在太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式中提出，厚度走向分區(qū)段地具有不同的取向。有利地，厚度走向的取向在太陽能吸收器的整個(gè)面上可不同地實(shí)施。取向例如可與區(qū)域相關(guān)地實(shí)施。在此，厚度走向在朝著管的方向上延伸。另一厚度走向橫向于第一厚度走向的延伸方向取向。
太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式的特征在于，導(dǎo)熱的基體包括導(dǎo)熱裝置，所述導(dǎo)熱裝置具有至少兩個(gè)在厚度走向方面不同構(gòu)造的區(qū)域。這例如可以是統(tǒng)一厚度的基體， 具有變化的厚度走向的區(qū)域以規(guī)則的間距按照導(dǎo)熱肋的方式置于所述基體中。
在根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器中提出，基體的導(dǎo)熱裝置劃分成由不同材料構(gòu)成的至少兩個(gè)不同構(gòu)造的區(qū)域并且這樣實(shí)現(xiàn)太陽能吸收器的基體的面伸展上太陽能吸收器溫度的匹配。有利地，太陽能吸收器的基體的材料是可選的并且因此在造型上可與相應(yīng)的材料的熱學(xué)導(dǎo)熱特性匹配。作為包括導(dǎo)熱裝置在內(nèi)的太陽能吸收器的基體的材料，合適的例如是銅、銅合金、鋁、鋁合金和塑料。導(dǎo)熱更好的材料——例如銅特別良好地適于構(gòu)造導(dǎo)熱>J-U ρ α裝直。
在太陽能吸收器的一個(gè)有利實(shí)施方式中提出，導(dǎo)熱裝置的區(qū)域以交替并排的條帶的形式構(gòu)造。這樣，例如具有高導(dǎo)熱性能的條帶和具有低導(dǎo)熱性能的條帶可以交替。這些條帶例如在引導(dǎo)流體的管路系統(tǒng)的方向上定向。射到具有低導(dǎo)熱性能的區(qū)域上的太陽能可以直接傳遞給管路系統(tǒng)和/或傳遞給具有高導(dǎo)熱性能的區(qū)域。
在太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式中提出，導(dǎo)熱裝置的區(qū)域以交替并排的三角形的形式構(gòu)造。這些三角形彼此錯(cuò)開地設(shè)置，從而它們互補(bǔ)成矩形面。
太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式的特征在于，導(dǎo)熱裝置的區(qū)域以網(wǎng)的形式構(gòu)造。一個(gè)區(qū)域——例如具有較高導(dǎo)熱性能的區(qū)域在此由連續(xù)的、連通的網(wǎng)接片形成，另一區(qū)域——例如具有低導(dǎo)熱性能的區(qū)域由由網(wǎng)接片包圍的空間面形成。
根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)熱裝置的組合也是可能的。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中提出，基體的較厚的區(qū)域由導(dǎo)熱更好的材料構(gòu)成。由此進(jìn)一步增強(qiáng)了定向熱傳遞的所期望的效果。
因此，有利的是，將多個(gè)材料種類組合，例如具有恒定厚度的太陽能吸收器由廉價(jià)的、傳導(dǎo)差的材料——例如鋁或塑料構(gòu)成而網(wǎng)結(jié)構(gòu)由昂貴的、但傳導(dǎo)更好的材料——如銅構(gòu)成。然而，較厚的區(qū)域或者具有更高的熱通量的區(qū)域有利地根據(jù)太陽能吸收器幾何結(jié)構(gòu)例如直線狀地或分支狀地構(gòu)造。在直線狀的構(gòu)型中，統(tǒng)一的定向是有利的。區(qū)域的分支狀構(gòu)型在一個(gè)實(shí)施中設(shè)置有主分支，所述主分支具有多個(gè)朝著主支定向的、分支的子分支。由于較厚的區(qū)域的更高導(dǎo)熱性能，這些區(qū)域有效地聚集周圍的太陽能吸收器區(qū)域的熱能并且傳遞所述熱能。
根據(jù)太陽能吸收器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，引導(dǎo)太陽能流體的管路系統(tǒng)構(gòu)造為集成到導(dǎo)熱的基體中。這例如通過如下方式來進(jìn)行管路系統(tǒng)由基體以其導(dǎo)熱裝置至少部分地包圍。這樣，熱均勻地分布到更大管圓周上地流到管路系統(tǒng)中并且流到太陽能流體中并且通過所述方式不受窄的橫截面和局部溫度過高妨礙。
在太陽能吸收器的一個(gè)有利實(shí)施方式中提出，材料借助輥壓制造。在太陽能吸收器的制造過程中可能的是，借助具有所期望的厚度走向的相應(yīng)幾何結(jié)構(gòu)的輥壓——即例如階梯狀地或連續(xù)地將太陽能吸收器的基體擠壓或輥壓成型。補(bǔ)充地，在一個(gè)實(shí)施方式中提出，通過輥壓使基體的不同材料區(qū)域彼此連接，也就是說，彼此擠壓或者輥壓基體的不同材料區(qū)域。有利地，太陽能吸收器的基體由膜或板實(shí)施。這些材料可通過輥壓特別簡(jiǎn)單地成型。
在太陽能吸收器的另一有利實(shí)施方式中，構(gòu)造在太陽能吸收器上的涂層設(shè)置用于改善太陽能吸收器的吸收特性。有利地，可能的是通過太陽能吸收器的表面上的合適的附加層改善其整個(gè)面或部分區(qū)域上的熱學(xué)特性——如太陽能吸收器的吸收能力。作為涂層的材料例如合適的是黑鉻。
與根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)熱裝置——即基體的變化的厚度和/或變化的材料(其得到改善的熱通量的局部區(qū)域)相結(jié)合，通過所述方式可進(jìn)一步提高整個(gè)太陽能吸收器表面上的整體熱通量。
此外，本發(fā)明包含了如下技術(shù)教導(dǎo)設(shè)有太陽能吸收器裝置，其包括至少一個(gè)用于吸收太陽輻射的太陽能吸收器以及至少一個(gè)由太陽能流體可穿流的管路系統(tǒng)，所述管路系統(tǒng)與至少一個(gè)太陽能吸收器形成導(dǎo)熱的有效連接，其中太陽能吸收器構(gòu)造為根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器。管路系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明由多個(gè)以流體方式彼此連接的管構(gòu)成。有利的布置形式例如是豎琴狀、波紋狀或雙波紋狀。其尤其是在諸如管長(zhǎng)度、流動(dòng)均勻性和壓力損耗的參數(shù)方面不同并且影響太陽能吸收器與太陽能流體之間的熱通量。太陽能流體在此流過管路系統(tǒng)的管。
在太陽能吸收器裝置的一個(gè)有利實(shí)施方式中提出，太陽能吸收器的導(dǎo)熱裝置與管路系統(tǒng)相應(yīng)地構(gòu)造，從而實(shí)現(xiàn)從太陽能吸收器到流過管路系統(tǒng)的太陽能流體的統(tǒng)一的體積熱通量密度。有利地，可能的是，太陽能吸收器的導(dǎo)熱性能與熱能通量分布匹配并且由此在總體上實(shí)現(xiàn)了熱損耗的降低。這以簡(jiǎn)單的方式通過太陽能吸收器的厚度和/或材料的局部匹配來實(shí)現(xiàn)。在管上方的區(qū)域中，入射到太陽能吸收器的表面上的太陽輻射的吸收最大。管近似是“熱沉”，因?yàn)闊釓哪抢锍鰜眄樌赜商柲芪掌饕咧凉苤械奶柲芰黧w。管路系統(tǒng)的管僅僅覆蓋太陽能吸收器下側(cè)的小部分的事實(shí)迄今導(dǎo)致通過太陽能吸收器表面的熱流密度通常不是恒定的。在現(xiàn)有技術(shù)中例如在兩個(gè)管之間的中部實(shí)際上不出現(xiàn)熱通量， 而朝著管的熱通量的值越來越高。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能吸收器的局部導(dǎo)熱性能恒定的情況下，這導(dǎo)致較大的熱通量的區(qū)域中的熱損耗高于具有幾乎消失的熱通量的區(qū)域中的熱損耗。
為了抑制具有提高的熱通量的區(qū)域中的熱損耗，根據(jù)本發(fā)明使用導(dǎo)熱裝置。導(dǎo)熱裝置在于基體的厚度的提高和/或管路系統(tǒng)的管路附近的基體材料的變化。這種導(dǎo)熱裝置可直接匹配于相應(yīng)的管幾何結(jié)構(gòu)——例如雙波紋形狀。在此，尤其是具有更高的熱通量的相應(yīng)區(qū)域的間距、形狀和厚度可與現(xiàn)有的管幾何結(jié)構(gòu)匹配。通過導(dǎo)熱裝置與管幾何結(jié)構(gòu)的匹配可實(shí)現(xiàn)從太陽能吸收器到流過管路系統(tǒng)的太陽能流體的進(jìn)一步改善的統(tǒng)一的體積熱通量密度。
此外，本發(fā)明包含如下技術(shù)教導(dǎo)提出一種太陽能收集器，其包括至少一個(gè)太陽能吸收器裝置，用于將輻射能量轉(zhuǎn)換成熱能，其中太陽能吸收器裝置構(gòu)造為根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置。
借助根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器、太陽能吸收器裝置和太陽能收集器尤其實(shí)現(xiàn)了如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明所基于的是，太陽能吸收器的基體不是如同根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)常見的那樣以恒定的厚度實(shí)施，而是基體材料的厚度和(可選地)基體的材料通過簡(jiǎn)單的處理步驟與平均局部熱通量匹配。在本發(fā)明的范圍中，太陽能吸收器的厚度理解為垂直于太陽能吸收器的吸收面測(cè)量的太陽能吸收器材料的厚度。最后，因此能夠提高具有較高熱通量的區(qū)域中的厚度并且降低具有較低熱通量的區(qū)域中的厚度?？蛇x地，在具有較高熱通量的區(qū)域中使用比在具有較低熱通量的區(qū)域中導(dǎo)熱更好的材料。通過所述方式提高了在相關(guān)的位置處、即在管路的區(qū)域中的導(dǎo)熱性能并且降低了在不相關(guān)的位置處的導(dǎo)熱性能，使得整體的熱輸送更聞效。


附圖示出本發(fā)明的不同實(shí)施例并且在附圖中示出
圖I :根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能吸收器裝置的示意性橫截面，
圖2 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的第一實(shí)施方式的示意性橫截面，
圖3 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性橫截面，
圖4 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性橫截面，
圖5 :根據(jù)圖3的根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的示意性仰視圖，
圖6 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性仰視圖，
圖7 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性仰視圖，
圖8 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性仰視圖，
圖9 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置的另一實(shí)施方式的示意性仰視圖，
圖10 :根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器的示意性橫截面。
具體實(shí)施方式
圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能吸收器裝置3的示意性橫截面，所述太陽能吸收器裝置具有用于吸收太陽輻射以及傳遞熱的太陽能吸收器I。為此，太陽能吸收器I具有厚度11的導(dǎo)熱的基體8和引導(dǎo)太陽能流體6的管路系統(tǒng)4，所述管路系統(tǒng)具有管41。橫截面垂直于管41的縱軸線。用虛線表示射到太陽能吸收器I上的太陽輻射以及太陽能吸收器內(nèi)的熱流。明顯的是，在從吸收器I到管41的過渡部處以及在管附近，熱流密度特別高。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的第一實(shí)施方式的示意性橫截面。太陽能吸收器裝置3包括用于吸收太陽輻射并且將熱傳遞給管路系統(tǒng)4的太陽能吸收器I。 在此，太陽能吸收器I具有導(dǎo)熱的基體8，所述基體具有厚度11。根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)熱的基體 8具有用于定向?qū)岬膶?dǎo)熱裝置，以便實(shí)現(xiàn)在太陽能吸收器I的基體8的面伸展上太陽能吸收器溫度的匹配。在所述實(shí)施方式中，導(dǎo)熱裝置實(shí)施為材料8的變化的厚度走向13 (通過13處的箭頭表示)，其具有兩個(gè)不同的厚度Ila和lib。用厚度11表示垂直于太陽能吸收器I的吸收面測(cè)量的厚度。此外，太陽能吸收器I的厚度走向13連續(xù)延伸地并且與管路系統(tǒng)4相應(yīng)地構(gòu)造。
在太陽能吸收器I下方示出了包括多個(gè)管或管區(qū)段的管路系統(tǒng)4的管41中的一個(gè)。管路系統(tǒng)4用于引導(dǎo)太陽能流體6，所述太陽能流體接收并且輸送出由太陽能吸收器I 導(dǎo)出的太陽輻射的熱。
總體上示出了由導(dǎo)熱的太陽能吸收器材料8構(gòu)成的太陽能吸收器裝置3和設(shè)置在其下方的具有穿流的太陽能流體6的管41。基體8在太陽能吸收器I的中部的厚度Ilb大于在太陽能吸收器I的邊緣處的厚度11a，其中厚度11的厚度走向13是連續(xù)的。厚度Ilb 的最大值位于管41的緊上方并且與管41觸碰。太陽能吸收器I的基體8由統(tǒng)一的、尤其是勻質(zhì)的材料構(gòu)造，例如由銅或銅合金構(gòu)造。
通常，管路系統(tǒng)4嵌入到在這里沒有示出的絕緣材料中，以便防止至太陽能吸收器I下方的周圍環(huán)境的熱損耗?；w8與管41之間的接觸面越大，則這些部件之間的熱輸送越不受阻礙。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的另一實(shí)施方式的示意性橫截面。太陽能吸收器裝置3和管路系統(tǒng)4原理上相應(yīng)于圖2的太陽能吸收器裝置3和管路系統(tǒng)4。 唯一的不同是基體8的在此不同構(gòu)造的厚度走向13、管41部分地嵌入到太陽能吸收器材料 8中以及涂層2。因?yàn)楣?1部分地嵌入到太陽能吸收器基體8中，所以最大厚度Ilb位于管41的邊緣處。
因此，與根據(jù)圖2的實(shí)施例相比，根據(jù)圖3的實(shí)施例中的散熱由于兩個(gè)因素更有利一方面，管41與太陽能吸收器I之間的接觸面更大，另一方面，厚度走向13更陡，也就是說，最大厚度Ilb更大。總之，由此得到管41的區(qū)域中的改善的導(dǎo)熱性能。
此外，在所述實(shí)施例中示出了太陽能吸收器I的涂層2。所述涂層2用于改善太陽能吸收器I的熱特性或者吸收特性和輻射特性。涂層例如由黑鉻制造。CN 102947651 A書明說6/7頁
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的另一實(shí)施方式的示意性橫截面。圖 4的部件又相應(yīng)于圖2和圖3的實(shí)施例的部件。然而，在這里示出的厚度走向13更陡并且管41進(jìn)一步——幾乎完全——嵌入到太陽能吸收器I中，使得管41與基體8之間的接觸面大于前面描述的兩個(gè)實(shí)施例中的接觸面。因此，熱通量得到進(jìn)一步優(yōu)化，如借助虛線的走向和密度(出現(xiàn)的太陽輻射以及太陽能吸收器內(nèi)的熱流)可以看到的那樣。
圖5示出根據(jù)圖3的根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的示意性仰視圖，所述太陽能吸收器裝置具有基體8和管路系統(tǒng)4 (在此沒有涂層2)。
在根據(jù)圖5的視圖中，基體8的厚度走向13從視圖平面中延伸出來并且因此看不到。厚度走向13的方向通過箭頭表示，其中厚度走向13沿著箭頭的方向增大,直至與管41 接觸。所述事實(shí)也可以在截面圖A-A和B-B中的不同厚度11中獲知。熱通量12如同升高的厚度走向13那樣朝著管41的方向延伸。在基體8的與管41連接的區(qū)域中，通過提高太陽能吸收器I的厚度11來補(bǔ)償熱損耗，使得在太陽能吸收器I的整個(gè)面上得到盡可能均勻的吸收器溫度并且在不同的橫截面(例子A-A和B-B)中得到熱通量12的盡可能統(tǒng)一的密度。
圖6示出另一根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的示意性仰視圖。具有管路系統(tǒng) 4的管41和穿流的太陽能流體6的太陽能吸收器I的結(jié)構(gòu)原理上相應(yīng)于圖5或3的結(jié)構(gòu)。 然而，在根據(jù)圖6的實(shí)施例中，熱通量12的優(yōu)化借助導(dǎo)熱裝置的類似肋的構(gòu)型實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)熱裝置包括基體8，·其具有多個(gè)不同構(gòu)造的區(qū)域8a和Sb。不同的區(qū)域8a和Sb由于其不同的厚度走向而特征在于不同的導(dǎo)熱性能。
在所述實(shí)施方式中，與具有其恒定厚度的區(qū)域Sb相比，區(qū)域8a由于其朝著管41 的方向增加的厚度11而具有更高的導(dǎo)熱性能。這負(fù)責(zé)在相應(yīng)的區(qū)域中提高的熱通量，而熱流密度至少近似恒定(也參見圖4)。變化的厚度走向13在不同的區(qū)域8a和/或8b上不僅可以連續(xù)地延伸而且可以離散地延伸。導(dǎo)熱裝置如此構(gòu)造，使得盡管比導(dǎo)熱率是恒定的但整體的導(dǎo)熱性能由于厚度11增加而朝著管升高。所述幾何事實(shí)也可以從截面圖A-A和 B-B中的不同厚度11獲知。
圖7示出另一根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的示意性仰視圖。所述結(jié)構(gòu)類似于在圖6中示出的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。然而，基體8的由具有較高導(dǎo)熱性能的材料構(gòu)成的條帶狀區(qū)域8a與基體8的由具有較低導(dǎo)熱性能的材料構(gòu)成的條帶狀區(qū)域Sb交替地在厚度尺寸 11相同和恒定的情況下設(shè)置在同一平面中。由此得到熱通量12在管41的方向上的走向與圖6的走向不同。熱通量12的密度在所述實(shí)施方式中朝著管41升高得越來越多，但這通過導(dǎo)熱良好的材料的嵌入來補(bǔ)償。因此，熱有效地傳遞到管道系統(tǒng)4的管41中的太陽能流體6中。
圖8示出另一根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的示意性仰視圖。所述結(jié)構(gòu)相應(yīng)于在圖7中示出的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。然而，基體8的由具有較高或者較低導(dǎo)熱性能的材料構(gòu)成的區(qū)域8a和Sb在厚度尺寸11相同和恒定的情況下交替地并且彼此錯(cuò)開地設(shè)置在同一平面中。熱通量12的密度在所述實(shí)施方式中也朝著管41升高得越來越多，但這通過導(dǎo)熱良好的材料的嵌入來補(bǔ)償。因此，熱有效地傳遞到管道系統(tǒng)4的管41中的太陽能流體6中。
圖9示出另一根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置3的示意性仰視圖。原理結(jié)構(gòu)相應(yīng)于圖7和圖8的具有由不同導(dǎo)熱性能的材料構(gòu)成的區(qū)域8a和8b的結(jié)構(gòu)。在此，區(qū)域8a和9Sb以網(wǎng)的形式構(gòu)造，其中區(qū)域8a由連續(xù)的、連通的網(wǎng)接片(陰影)形成并且區(qū)域8b由中間面(白色)形成，其在其方面由網(wǎng)接片包圍。射到網(wǎng)接片8a上的太陽輻射被吸收，形成的熱流12通過網(wǎng)接片8a流到管路系統(tǒng)4中。由射到中間面Sb上的太陽輻射形成的熱流12首先流到環(huán)繞的網(wǎng)接片中并且從那里同樣流到管路系統(tǒng)4中。
根據(jù)圖6、7、8和9的太陽能吸收器的區(qū)域8a (虛線)如同區(qū)域Sb之間的冷卻區(qū)段那樣起作用并且將太陽輻射產(chǎn)生的熱優(yōu)選傳遞給管路系統(tǒng)。在此，它們相對(duì)于區(qū)域8b如同熱沉那樣起作用，而它們相對(duì)于管路系統(tǒng)4用作熱源。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能收集器10的示意性橫截面。太陽能收集器10包括根據(jù)本發(fā)明的用于將輻射能量轉(zhuǎn)換成熱能的太陽能吸收器裝置3、在這里沒有示出的殼體、玻璃蓋7、隔熱體5和沒有示出的與太陽能處理設(shè)備(例如在建筑物上)的各種連接部。 太陽能吸收器I的基體8根據(jù)本發(fā)明借助導(dǎo)熱裝置實(shí)施。導(dǎo)熱裝置包括基體8的變化的厚度走向13。
此外，厚度走向13與管路系統(tǒng)4的幾何結(jié)構(gòu)匹配，使得具有較厚的厚度Ilb的區(qū)域設(shè)置在管路系統(tǒng)4的管41上方，用于將經(jīng)轉(zhuǎn)換的熱能輸送出去。太陽能吸收器裝置3的結(jié)構(gòu)在原理上相應(yīng)于圖2的太陽能吸收器裝置3的結(jié)構(gòu)。管41嵌入到隔熱體5中，以便抑制熱損耗。隔熱體5例如實(shí)施為由塑料或建筑泡沫構(gòu)成的隔離材料。玻璃蓋7——例如玻璃板形式的玻璃蓋用于保護(hù)太陽能收集器10免受環(huán)境影響，如雨水或塵土?？傊?，具有太陽能吸收器I和太陽能吸收器裝置3的這樣根據(jù)本發(fā)明的布置或?qū)嵤┑奶柲苁占?0 的效率與傳統(tǒng)太陽能收集器相比更有利，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的太陽能收集器10具有在整個(gè)面上匹配的熱通量。
權(quán)利要求
1.一種太陽能吸收器(1)，尤其是一種用于太陽能吸收器裝置和/或太陽能收集器的太陽能吸收器，其用于吸收太陽輻射以及將熱傳遞給管路系統(tǒng)(4)，其中，所述太陽能吸收器(I)具有導(dǎo)熱的基體(8)，所述基體具有厚度(11)，其特征在于，所述導(dǎo)熱的基體(8)具有用于定向?qū)岬木哂凶兓暮穸茸呦虻膶?dǎo)熱裝置，以便實(shí)現(xiàn)在所述太陽能吸收器(I)的基體(8)的面伸展上太陽能吸收器溫度的匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，所述導(dǎo)熱裝置包括所述基體(8)的變化的厚度走向(13)，其具有至少兩個(gè)不同的厚度(11a，lib)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，所述厚度走向(13)連續(xù)延伸地構(gòu)造。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，所述厚度走向(13)離散延伸地構(gòu)造。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，所述導(dǎo)熱的基體包括具有至少兩個(gè)在厚度走向方面不同構(gòu)造的區(qū)域的導(dǎo)熱裝置。
6.一種太陽能吸收器(1)，尤其是一種用于太陽能吸收器裝置和/或太陽能收集器的太陽能吸收器，其用于吸收太陽輻射以及將熱傳遞給管路系統(tǒng)(4)，其中，所述太陽能吸收器(I)具有導(dǎo)熱的基體(8)，其特征在于，所述導(dǎo)熱的基體包括具有至少兩個(gè)在材料方面不同構(gòu)造的區(qū)域(8a，8b)的導(dǎo)熱裝置，以便實(shí)現(xiàn)在所述太陽能吸收器(I)的基體(8)的面伸展上太陽能吸收器溫度的匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能吸收器，其特征在于，所述區(qū)域(8a，8b)以交替并排的條帶的形式構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能吸收器，其特征在于，所述區(qū)域(8a，8b)以交替并排的三角形的形式構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能吸收器，其特征在于，所述區(qū)域(8a，8b)以網(wǎng)的形式構(gòu)造，其中，一個(gè)區(qū)域(8a)由連續(xù)的、連通的網(wǎng)接片形成而另一區(qū)域(8b)由由所述網(wǎng)接片包圍的中間面形成。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能吸收器，其特征在于，所述管路系統(tǒng)(4) 構(gòu)造為集成到所述導(dǎo)熱的基體(8)中。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，所述基體(8) 借助輥壓來制造。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的太陽能吸收器(1)，其特征在于，設(shè)有構(gòu)造在所述太陽能吸收器(I)上的涂層，用于改善所述太陽能吸收器(I)的吸收特性。
13.—種太陽能吸收器裝置(3)，包括至少一個(gè)用于吸收太陽輻射的太陽能吸收器(I) 和至少一個(gè)由太陽能流體(6)穿流的管路系統(tǒng)(4)，所述管路系統(tǒng)與所述至少一個(gè)太陽能吸收器(I)形成導(dǎo)熱的有效連接，其特征在于，所述太陽能吸收器裝置(I)根據(jù)以上權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)構(gòu)造。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽能吸收器裝置(3)，其特征在于，所述太陽能吸收器(I)的導(dǎo)熱裝置與所述管路系統(tǒng)(4)相應(yīng)地構(gòu)造，從而實(shí)現(xiàn)了從所述太陽能吸收器(I)到流過所述管路系統(tǒng)(4)的太陽能流體(6)的統(tǒng)一的體積熱通量密度(12)。
15.一種太陽能收集器(10)，包括至少一個(gè)用于將輻射能量轉(zhuǎn)換成熱能的太陽能吸收器裝置，其特征在于，所述太陽能吸收器裝置(3)根據(jù)以上權(quán)利要求13或14構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于吸收太陽輻射的太陽能吸收器(1)。此外，本發(fā)明涉及一種太陽能吸收器裝置(3)，其包括至少一個(gè)太陽能吸收器(1)和至少一個(gè)可由太陽能流體(6)穿流的管路系統(tǒng)(4)。此外，本發(fā)明涉及一種太陽能收集器(10)，其包括至少一個(gè)用于將輻射能量轉(zhuǎn)換成熱能的太陽能吸收器裝置(3)。本發(fā)明基于的任務(wù)是提出一種太陽能吸收器、一種太陽能吸收器裝置和一種太陽能收集器，其具有改進(jìn)的散熱并且因此具有更高的效率，但不提高制造成本和制造過程的復(fù)雜度。太陽能吸收器(1)的特征在于，其包括用于定向?qū)岬膶?dǎo)熱裝置，以便實(shí)現(xiàn)在太陽能吸收器(1)的面伸展上太陽能吸收器溫度的匹配。太陽能吸收器裝置(3)的特征在于，太陽能吸收器(1)的導(dǎo)熱裝置與管路系統(tǒng)(4)相應(yīng)地構(gòu)造。太陽能收集器(10)的特征在于，設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的太陽能吸收器裝置(3)。
文檔編號(hào)F24J2/48GK102947651SQ201180030412
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者T·魏爾, H·伯德克, U·克萊門特 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司