Способ изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов


 


Владельцы патента RU 2429427:

ГИДРО АЛЮМИНИУМ ДОЙЧЛАНД ГМБХ (DE)

Изобретение относится к способу изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов из металлической ленты, в частности из алюминия или алюминиевого сплава. Способ, при котором ленту при применении способа нанесения покрытия в рулонах лакируют высокоизбирательным покрытием, имеющим очень высокие абсорбционные свойства для солнечного света и обеспечивающим очень низкое тепловое излучение. Высокоизбирательное покрытие наносят при применении, по меньшей мере, одного лакировального валика, при этом наносят несколько функциональных слоев при применении лакировальных валиков, а толщины слоев отдельных функциональных слоев составляют от 0,0005 до 0,02 мм. Абсорбционная панель солнечного коллектора имеет высокоизбирательное, нанесенное при применении способа нанесения покрытия в рулонах покрытие для улучшения абсорбционных свойств. Изобретение должно обеспечить разработку способа изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов, с помощью которого могла бы быть без больших затрат изготовлена абсорбционная панель с высокоизбирательным покрытием, которое обеспечивает очень высокие абсорбционные свойства для солнечного света и очень низкое тепловое излучение. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов из металлической ленты, в частности из алюминия или алюминиевого сплава. Кроме того, изобретение относится к абсорбционной панели для солнечных коллекторов, а также к предпочтительному применению абсорбционной панели.

Солнечные коллекторы представляют собой устройства для получения тепла из солнечного излучения. Солнечный коллектор собирает и абсорбирует энергию, содержащуюся в солнечном свете, причем в противоположность установкам, использующим фотогальванический эффект, с высоким коэффициентом полезного действия используется почти весь спектр излучения солнечного света. Важнейшей составной частью коллектора является абсорбер, который преобразует световую энергию солнца в тепло и передает его протекающему через него теплоносителю. Абсорбер выполнен обычно в виде абсорбционной панели, которая по возможности хорошо должна улавливать прямое и рассеянное солнечное излучение и преобразовывать в тепло. Абсорбционная панель, часто состоящая из медного сплава или алюминиевого сплава, должна кроме прочего обеспечивать, чтобы поглощенное тепло не отдавалось снова посредством излучения. Чтобы минимизировать энергетические потери вследствие эмиссии теплового излучения абсорбционной панелью, она имеет так называемое высокоизбирательное покрытие. Коэффициенты поглощения высокоизбирательного покрытия обычно составляют для солнечного света около 94% и коэффициенты эмиссии менее 6%. Высокоизбирательные покрытия состоят из экстремально тонких слоев, изготавливаемых обычно способом (PVD) - нанесения покрытия осаждением паров или способом (CVD) - химическим осаждением из паровой или газовой среды. При осуществлении способа (PVD) лента пропускается через систему шлюзов в установке для вакуумного покрытия и проходит там несколько установленных последовательно друг за другом катодов, на которых в качестве мишени размещен материал покрытия. Ускоренными ионами аргона из мишени выбиваются частицы материала покрытия и осаждаются на поверхности металлической ленты, причем они образуют прочное соединение с этой металлической лентой. Затем лента через шлюз выходит из вакуума и наматывается. Хотя с помощью известных способов может быть получены небольшие толщины слоя, инвестиционные затраты для установок PVD или CVD, однако, очень высоки. Это, в свою очередь, сказывается на стоимости абсорбционной панели.

Задача предлагаемого изобретения состоит в разработке способа изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов, с помощью которого абсорбционная панель с высокоизбирательным покрытием может быть изготовлена без больших затрат. Кроме прочего в основе данного изобретения лежит задача предложить изготавливаемую экономичным способом абсорбционную панель.

Согласно первой идее настоящего изобретения указанная задача, касающаяся способа, решается с помощью того, что лента при применении способа нанесения покрытия в рулонах лакируется высокоизбирательным покрытием, имеющим очень высокие абсорбционные свойства для солнечного света, и обеспечивает очень низкое тепловое излучение.

Оказалось, что при применении способа нанесения покрытия в рулонах на ленту может однородно наносится также очень тонкое покрытие, так что для изготовления абсорбционной панели на ленту может наноситься высокоизбирательное покрытие, имеющее соответственно тонкие слои. Для предложенного в соответствии с изобретением способа в противоположность к применяемым до сих способам нет необходимости в каких-либо высоких инвестиционных затратах, так как, в частности, нет необходимости подачи через шлюз и выведения через шлюз в вакуум из вакуума для покрытия ленты. В этом случае лента может, например, сначала наматываться в рулон и затем нарезаться по размеру. Но возможно также непосредственное разделение ленты после нанесения покрытия в рулонах.

Согласно первому предпочтительному варианту исполнения предложенного в соответствии с изобретением способа покрытие наносится при применении, по меньшей мере, одного лакировального валика. С помощью лакировального валика за счет его гравировки и, например, относительной скорости относительно ленты может очень точно регулироваться толщина слоя.

Но, кроме того, возможны также и другие способы лакирования ленты, например нанесение порошковых покрытий или напыление на поверхность ленты.

Преимущественно при способе нанесения покрытия в рулонах наносится некоторое количество функциональных слоев, так что свойства высокоизбирательного покрытия могут регулироваться с помощью выбора различных функциональных слоев.

При этом толщина отдельных функциональных слоев составляет от 0,0005 до 0,02 мм.

Согласно следующему усовершенствованному варианту осуществления способа для изготовления абсорбционной панели, предложенного в соответствии с изобретением, на поверхность ленты наносится слой вещества, повышающего прочность сцепления, или первичный слой, который преимущественно наносится при предварительной обработке. С помощью слоя вещества, повышающего прочность сцепления, или первичного слоя заметно улучшаются свойства сцепления поверхности ленты с последующими функциональными слоями. Слой вещества, повышающего прочность сцепления, но также и первичный слой преимущественно наносится при предварительной обработке, так что нанесение высокоизбирательного покрытия не нарушается при нанесении слоя вещества, повышающего прочность сцепления или первичного слоя. Кроме того, в этом случае улучшенные свойства сцепления поверхности ленты могут использоваться при нанесении других слоев. Также слой вещества, повышающего прочность сцепления, при этом может накладываться уже в качестве функционального покрытия (высокоизбирательного).

Содержание нанесенных слоев функциональных частиц, в частности наночастиц, частиц металла, частиц оксидов металла и/или пигментов может реализоваться с помощью отдельных нанесенных слоев с различными функциями. Например, антибликовые свойства или абсорбционные свойства слоя могут определяться выбором функциональных частиц.

Особо малая толщина слоя может быть получена благодаря тому, что наносится один или несколько слоев на зольгелиевую основу. При нанесении покрытия на зольгелиевую основу сначала наносят жидкую пленку из золя, которая после короткого высыхания трансформируется в твердую гелиевую пленку. Благодаря дальнейшей тепловой обработке затем удаляются органические составляющие металлоорганических полимеров, так что на поверхности остается, например, пленка из оксида металла. Это может, например, использоваться при изготовлении абсорбционного слоя путем осаждения на поверхности частиц диоксида титана или при нанесении просветляющего слоя путем осаждения пленки из диоксида кремния на ленту. Полученная толщина слоя при этом может быть очень малой. Функциональность частиц при этом может быть достигнута только в процессе сушки.

Наконец, другие преимущества следуют из того, что нанесенное покрытие, обладает, по меньшей мере, частично упругими свойствами. В этом случае можно также после покрытия на абсорбционную панель нанести чеканку, чтобы увеличить поверхность абсорбции, без образования трещин в покрытии.

Согласно второй идее настоящего изобретения указанная выше задача с помощью абсорбционной панели решается благодаря тому, что абсорбционная панель имеет высокоизбирательное, нанесенное способом нанесения в рулонах покрытие для улучшения абсорбционных свойств.

Как уже отмечалось, покрытие, нанесенное при применении способа нанесения в рулонах, может создаваться существенно дешевле, чем при применении до сих пор используемых способов PVD или CVD, так как отпадают инвестиционные затраты на требующую больших затрат вакуумную технологию и могут достигаться существенно более высокие скорости покрытия.

Другое преимущество в отношении затрат и веса может согласно предложенной в изобретении абсорбционной панели быть достигнуто согласно следующему варианту исполнения благодаря тому, что абсорбционная панель состоит из алюминия или алюминиевого сплава. По сравнению с медью алюминий имеет существенно меньший вес при аналогичных свойствах теплопроводности. Кроме того, алюминий как материал значительно дешевле меди.

Абсорбционная панель, оптимизированная в отношении абсорбционных свойств, кроме того, может быть получена благодаря тому, что высокоизбирательное покрытие состоит из некоторого количества функциональных слоев, причем функциональные слои имеют, по меньшей мере, частично функциональные частицы, например наночастицы, металлические частицы, частицы оксидов металлов и/или пигменты. Таким образом, можно с помощью выбора функциональных частиц оптимизировать отдельные слои в отношении их функций. Например, один функциональный слой может иметь свойство, что он абсорбирует коротковолновое солнечное излучение и одновременно является прозрачным для длинноволнового теплового излучения. Таким образом, достигается ретрансляция коротковолнового солнечного излучения, преобразованного в длинноволновое теплое излучение, так что абсорбционная панель соответственно нагревается. Одновременно внешние слои могут быть отражающими для теплового излучения, так что абсорбционный слой почти не эмитирует тепловое излучение наружу. Кроме того, другими задачами являются защита поверхности от коррозии, например, вследствие влажности, и стойкость к температуре, или свойства, повышающие прочность сцепления, которые существенно улучшают покрытие металлической подложки.

Толщина названных функциональных слоев абсорбционной панели составляет преимущественно от 0,0005 до 0,02 мм.

Как уже упоминалось, абсорбционная панель может быть получена с улучшенными свойствами сцепления для функциональных слоев благодаря наличию вещества, повышающего прочность сцепления или первичного слоя.

Особенно тонкий слой может быть получен согласно следующему варианту осуществления предложенной в соответствии с изобретением абсорбционной панели благодаря тому, что, по меньшей мере, один функциональный слой предусмотрен на зольгелиевой основе.

Свойства абсорбции тепла предложенной в соответствии с изобретением абсорбционной панели могут, кроме прочего, далее улучшаться благодаря тому, что абсорбционная панель имеет выполненную перед или после покрытия чеканку. Благодаря чеканке увеличивается имеющаяся в распоряжении поверхность панели для абсорбции.

Наконец, указанная выше задача решается с помощью применения предложенной в соответствии с изобретением абсорбционной панели для солнечных коллекторов, в частности плоских коллекторов. Изготовленная, не требующая больших затрат абсорбционная панель может, как уже было изложено, способствовать существенному снижению стоимости солнечных коллекторов или плоских коллекторов при таком же коэффициенте полезного действия.

Теперь имеется большое число возможностей усовершенствования и развития предложенного в соответствии с изобретением способа для изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов, а также предложенной согласно изобретению абсорбционной панели и ее применения. Для этого, с одной стороны, делается ссылка на пункты формулы изобретения, следующие за пунктами 1 и 9 формулы, с другой стороны, на описание примера осуществления в сочетании с чертежом.

На единственном чертеже показан схематический вид разреза поверхности примера осуществления предложенной в соответствии с изобретением абсорбционной панели.

На чертеже показана поверхность абсорбционной панели 1, имеющая покрытие, состоящее из трех функциональных слоев 2, 3, 4. Функциональный слой 2 в данном случае образован в виде слоя вещества, повышающего прочность сцепления, или первичного слоя, который при предварительной обработке уже нанесен на поверхность ленты. Функциональный слой 3 состоит в представленном на фиг.1 примере осуществления предложенной в соответствии с изобретением абсорбционной панели из абсорбционного слоя, включающего зольгелиевую основу, который содержит наночастицы, например, нитрит титана или частицы диоксида титана. Абсорбционный слой 3 преимущественно прозрачен для длинноволнового теплового излучения и таким образом позволяет с помощью преобразования коротковолнового солнечного излучения в длинноволновое солнечное излучение ретрансляцию тепловой энергии на поверхность абсорбционной панели. Равным образом нанесенный с помощью способа нанесения покрытия в рулонах и базирующийся на зольгелиевой основе просветляющий слой 4 позволяет иметь коэффициент отражения покрытой абсорбционной панели очень низким, так как с помощью просветляющего слоя осуществляется подгонка показателя преломления. Таким образом, также достигается повышение абсорбции солнечного света. Все названные функциональные слои 2, 3, 4 согласно изобретению наносятся с помощью способа нанесения покрытия в рулонах, при котором преимущественно применяются лакировальные валики. Слои на зольгелиевой основе простым способом наносятся с помощью этих валиков для нанесения покрытий. Правда, возможны и другие способы нанесения покрытий при применении способа нанесения покрытий в рулонах, например применении инструментов для напыления или нанесения покрытий из порошков.

1. Способ изготовления абсорбционной панели для солнечных коллекторов из металлической ленты, в частности из алюминия или алюминиевого сплава, при котором ленту при применении способа нанесения покрытия в рулонах лакируют высокоизбирательным покрытием, имеющим очень высокие абсорбционные свойства для солнечного света и обеспечивающим очень низкое тепловое излучение, отличающийся тем, что высокоизбирательное покрытие наносят при применении, по меньшей мере, одного лакировального валика, при этом наносят несколько функциональных слоев при применении лакировальных валиков, а толщины слоев отдельных функциональных слоев составляют от 0,0005 до 0,02 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что наносят слой вещества, повышающего прочность сцепления, или первичный слой, который преимущественно наносят при предварительной обработке.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесенные слои содержат функциональные частицы, в частности наночастицы, металлические частицы, частицы оксида металла и/или пигменты.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что слой или несколько слоев наносят на зольгелиевую основу.

5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что нанесенное покрытие имеет, по меньшей мере, частично упругие свойства.

6. Абсорбционная панель солнечного коллектора, изготовленная из металлической ленты согласно способу по пп.1-5, причем абсорбционная панель имеет высокоизбирательное нанесенное при применении способа нанесения покрытия в рулонах покрытие для улучшения абсорбционных свойств, отличающаяся тем, что высокоизбирательное покрытие состоит из нескольких функциональных слоев, нанесенных при применении, по меньшей мере, одного лакировального валика, а толщины слоя отдельных функциональных слоев составляют от 0,0005 до 0,02 мм.

7. Абсорбционная панель по п.6, отличающаяся тем, что абсорбционная панель состоит из алюминия или алюминиевого сплава.

8. Абсорбционная панель по п.6 или 7, отличающаяся тем, что функциональные слои имеют, по меньшей мере, частично функциональные частицы, в частности наночастицы, частицы металла, частицы оксида металла и/или пигменты.

9. Абсорбционная панель по п.6 или 7, отличающаяся тем, что предусмотрен слой вещества, повышающего прочность сцепления, или первичный слой.

10. Абсорбционная панель по п.6 или 7, отличающаяся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один функциональный слой на зольгелиевой основе.

11. Абсорбционная панель по п.6 или 7, отличающаяся тем, что абсорбционная панель имеет чеканку, нанесенную перед или после покрытия.

12. Применение абсорбционной панели по пп.6-12 для солнечных коллекторов, в частности плоских коллекторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для теплоснабжения и хладоснабжения жилых и промышленных зданий и установок.
Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для тепло- и хладоснабжения жилых и промышленных зданий и установок.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для тепло- и хладоснабжения жилых и промышленных зданий и установок.

Изобретение относится к смесям для аккумулирования тепловой энергии и к преобразователю солнечной энергии. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в нагревателях различных типов, преобразующих лучистую энергию, например лучистую энергию Солнца, в тепловую энергию.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для отопления помещений, нагревания жидкостей, например воды в бассейне, и для аккумуляции тепла в заполненных теплоносителем емкостях.

Изобретение относится к энергетической гелиоустановке, в которой падающее солнечное излучение концентрируют зеркалом Френеля, образованным полем (6) концентрирующих зеркал (7), и концентрированное излучение фокусируют в приемнике солнечного излучения с помощью добавочного диэлектрического зеркала (12 ), расположенного на соответствующем уровне над солнечным коллектором, предназначенного для отражения концентрированного солнечного излучения в коллектор, причем в промежутке между диэлектрическим зеркалом (12) и приемником может быть множество неформирующих изображения вспомогательных концентраторов, расположенных в концентрических зонах.

Изобретение относится к технологии преобразования солнечной энергии в тепловую и может быть использовано при изготовлении гелиотермических преобразователей. .

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую, и может быть использовано для обеспечения объектов бытового и промышленного назначения горячей водой в условиях северных территорий с низкой освещенностью, при высоких снежных нагрузках и с низкими температурами.

Изобретение относится к гелиоэнергетике, а именно к энергетическим установкам эффективного нагрева воды и сохранения нагретой воды длительное время. .

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева жидкого теплоносителя, а также в электрическую энергию.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано, в частности, в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева воздушного и жидкого теплоносителей, а также в электрическую энергию.

Изобретение относится к вопросам энергосбережения посредством использования солнечной энергии для нагрева теплоносителя в действующих и проектируемых системах горячего водоснабжения и отопления с принудительной циркуляцией жидкости, обеспечивающей интенсивный тепломассоперенос.

Изобретение относится к солнечным кипятильникам для получения горячей воды и пара для бытовых и технологических нужд. .

Изобретение относится к солнечным кипятильникам для получения горячей воды и пара для бытовых и технологических нужд. .

Водогрей // 2236114
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к агротехническим приспособлениям для подогрева воды, используемой для выращивания рассады и растений в теплицах, парниках и оранжереях при мелкотоварном производстве, а также в садоводстве и огородничестве, и в приусадебных хозяйствах.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в устройствах, преобразующих электромагнитное излучение Солнца в тепловую энергию для нагрева теплоносителя.

Изобретение относится к гелиотехнике, позволяет повысить аккумулирующую способность и обеспечить автономное регулирование теплового режима здания, может быть использовано в системах теплоснабжения зданий.

Изобретение относится к теплонасосной системе, используемой для отопления или охлаждения зданий, например - обеспечения горячей водой
Наверх