太阳能集热器制造技术

一种太阳能集热器1，用于临时储存来自太阳辐射的热量，包括用于传导太阳辐射的辐射导体8、9，和用于将太阳辐射聚集到辐射导体的第一末端上的透镜装置7。热隔离的芯2设置在辐射导体8、9的相对的第二末端上，以便通过从辐射导体释放的太阳辐射被加热并临时地储存热量。为此，芯与基本上完全包围芯的隔热壳体4一起提供，该隔热壳体4包括多孔陶瓷材料层。该隔热壳体4包括多孔陶瓷材料层。该隔热壳体4包括多孔陶瓷材料层。

【技术实现步骤摘要】
太阳能集热器
[0001]本申请是申请日为2014年12月19日，申请号为201480084010.6，专利技术名称为“太阳能集热器”的申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及一种太阳能集热器，用于随时地临时储存来自太阳辐射的热量，其包括用于传导太阳辐射的辐射导体、用于将太阳辐射聚集在辐射导体的第一末端(extremity)上的透镜装置，并且包括在辐射导体的相对的第二末端上的热隔离的芯(thermally insulated core)，该芯通过从辐射导体散发的太阳辐射被加热并能够临时地储存热量。
[0003]这种太阳能集热器根据本申请人的国际专利申请WO2009/002168是已知的。这种已知的太阳能集热器包括导热芯，导热芯可以由太阳辐射加热并能够在一定时间内保持该热量。与通过透镜装置来加热液体以直接利用该液体的常规太阳能集热器不同，该已知的太阳能集热器使得即使在所接收的太阳辐射量相对较低的时间段期间，例如在夜晚也能够产生可使用的能量。实际上，导热芯可以储存相对大量的热量，并且因此在太阳辐射低的这样的时间段期间用作能量缓冲器。
[0004]虽然该已知的太阳能集热器已经可以有效地用于在较长时间连续地产生能量，但是显然可以进行改进，换句话说，在回收(return)方面可以进行改进，特别是通过阻止热损失进行改进。
[0005]因此，本专利技术的目的是产生上面所提及类型的进一步改进的太阳能集热器。
[0006]为了实现预期的目的，根据本专利技术的在前言部分中所提及类型的太阳能集热器的特征在于，芯和基本上完全包围芯的隔热壳体一起提供，该隔热壳体包括多孔陶瓷材料层(a layer of porous ceramic material)。本专利技术是基于这样的理解，即，尽管存在固有的隔热问题，但是具有尽可能高的热容量的芯导致最佳结果。由于具有高热容量的芯可能实现的高的温度，因此所使用的隔热材料能够耐受这样的温度是非常重要的。多孔陶瓷材料层特别适合作为隔热材料以即使在最高温度下，也不提供热损失或基本上不提供任何热损失。为了尽可能地阻止热量的泄漏，该层设置在基本上完全包围芯的隔热壳体中。虽然这种具有陶瓷材料的隔热壳体并不是特别重量轻的，但是明显的是，特别是对于相对大规模的太阳能集热器而言，并不比预期的那么不方便。通过控制具有增加的重量的太阳能集热器，由于具有高热容量的芯的这种良好的隔热，能量损失未影响回收。
[0007]考虑到隔热层中的每个间隙或弱点增加了热泄漏的风险，在优选实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于陶瓷材料层基本上是无缝的。根据本专利技术，以这种方式，根据太阳能集热器的另外的优选实施方案，陶瓷材料层可以模制在芯周围。陶瓷材料层的这种模制导致不具有接缝的基本上不间断的一体的主体，该主体在整个表面上具有基本上一致的隔热值。这尽可能地防止了隔热材料中的薄弱点。
[0008]为了良好地捕获热辐射，陶瓷材料层是多孔的。例如，这可以通过采用多孔材料，或者例如通过向陶瓷材料中添加加热时从层中烧掉以在层中留下期望的网孔的辅助物质来实现。
[0009]在另外的优选实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于，陶瓷材料层
包括轻质的耐火的砌体制品(masonry product)。这样的砌体制品(例如耐火材料)将以所需的形式简单地施加在芯周围的层中，这样的砌体制品(例如耐火材料)耐受非常高的温度并具有出色的隔热值。
[0010]在特定实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于，隔热壳体的侧面中的远离芯的一个侧面周围设置有至少一个反射器主体，其中辐射反射侧面指向该芯。反射器主体仅将穿过壳体逸出的红外辐射反射回到该芯，这导致整体的隔热值的进一步提高。
[0011]根据本专利技术的太阳能集热器的另外的优选实施方案的特征在于，芯和隔热壳体容纳在基本上气密封闭的外壳中，并且提供用于在外壳内围绕芯和壳体产生基本上真空的装置。通过在太阳能集热器中在部件之间的所有空间中产生真空，尽可能多地限制了因传导或对流传热引起的可能的热量的释放。这样做，热损失基本上只可能经由辐射，然而，由于根据本专利技术的上述措施，该辐射尽可能多地被阻止。
[0012]在另外的优选实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于，芯包括具有相对高的热容量的耐热的导热材料。根据本专利技术的太阳能集热器的另外的特定实施方案的特征在于，芯包括实心钢块。钢具有用于太阳能集热器的合适的热容量，并且具有高熔点，使得钢可以用作实心块，而不管芯中积聚的高温。通过使用这种钢芯，可以将芯加热到1500摄氏度的温度。因此，根据本专利技术的太阳能集热器具有另外的特定实施方案，然而，其特征在于芯储存上至最高1200摄氏度的温度。芯的这种温度为较少或没有太阳辐射的过渡时间段提供了足够长的能量缓冲，而太阳能集热器的所有部件，例如辐射导体似乎都耐受该温度。
[0013]根据本专利技术的太阳能集热器的另外的特定实施方案的特征在于，芯包括液态铝体(liquid mass of aluminum)。铝具有优异的热容量，相对较轻且也非常导热，使得可以快速地从其提取热量以从该热量产生能量。由于铝的熔点相对较低，液态铝体是必要的在芯中实现有效温度。
[0014]在另外的优选实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于，光导体部分地包括石英纤维。这种石英纤维特别适合于在纤维的长度上传导太阳辐射，而没有任何明显的光的损失。特别地，石英纤维擅长承受在太阳能集热器的芯中实现的，上至1200摄氏度的高温。以这种方式，石英纤维适合于靠近太阳能集热器的芯来使用。
[0015]尽管可以完全地由石英纤维来制造辐射导体，但是使用玻璃纤维也提供了优点。玻璃纤维明显比石英纤维便宜，而且更加柔性。因此，玻璃纤维更适合于在具有弯折(bends)和弯曲(curves)的辐射导体中使用。然而，在较高的温度下，例如在太阳能集热器的芯中可能发生的那些温度，玻璃纤维受到影响，使得因此辐射传导不再是最佳的。为此，根据本专利技术的太阳能集热器的另外的特定实施方案的特征在于，石英纤维包括辐射导体的第二末端并延伸到隔热壳体的外部，并且，玻璃纤维与石英纤维结合并包括辐射导体的第一末端。
[0016]仅辐射导体的必须承受最高温度的那部分(特别是在芯和隔热壳体之间的那部分)由耐热的石英纤维制成，而辐射导体的从隔热壳体直到接近透镜装置的焦点的其它的部分是由更加柔性的玻璃纤维制成的。
[0017]根据本专利技术的太阳能集热器的另外的优选实施方案的特征在于，辐射导体使用第二末端在芯中的凹部的位置处并且在该凹部中的空间的内含物下方紧固到芯的外侧，以允
许转变成能量的从辐射导体散发的太阳辐射与芯的表面接触。芯中的凹部在凹部内产生较大的芯区域，从辐射导体散发的太阳辐射通过该较大的芯区域入射，以将热的形式的辐射能量移动到芯。在另外的优选实施方案中，根据本专利技术的太阳能集热器的特征在于，抗反射涂层抵靠芯施加到凹部中。抗反射涂层吸收从辐射导体散发的太阳辐射，并将其作为热量散发到芯。以这种方式，能够反射回到辐射导体中的太阳辐射(这将意味着能量损失)被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热器，用于临时储存来自太阳辐射的热量，所述太阳能集热器包括用于传导太阳辐射的辐射导体、用于将太阳辐射聚集在所述辐射导体的第一末端上的透镜装置，并且包括在所述辐射导体的相对的第二末端上的热隔离的芯，所述芯通过从所述辐射导体散发的太阳辐射被加热并且处在一位置中以临时地储存热量，其中，所述芯设置在基本上完全包围所述芯的隔热壳体内，所述隔热壳体包括多孔陶瓷材料层，所述芯和所述隔热壳体容纳在外壳中，其中，所述辐射导体部分地包括石英纤维，且其中，所述石英纤维包括所述辐射导体的所述第二末端并延伸到所述隔热壳体的外部，所述石英纤维紧固到所述外壳的内侧，并且，玻璃纤维的末端紧固到所述外壳的外侧，所述玻璃纤维连接到所述石英纤维并包括所述辐射导体的所述第一末端，使得来自所述玻璃纤维的太阳辐射转移到所述石英纤维中而没有辐射的损失。2.根据权利要求1所述的太阳能集热器，其特征在于，所述陶瓷材料层包括轻质耐火砌体层。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的太阳能集热器，其特征在于，所述陶瓷材料层是基本上无缝的，特别地，所述陶瓷材料层围绕所述芯被模...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼斯，
申请(专利权)人：约翰尼斯，
类型：发明
国别省市：