專利名稱：用于加熱水的收集/積聚太陽能的集成系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明解決的技術問題涉及獲得收集器-積聚器的經濟的、高效和簡單的技術， 用于通過太陽能加熱和積聚水，從建設性、操作性和安裝的角度來看，主要是清潔衛(wèi)生使用，既可用于家庭也可用于工業(yè)用途。
背景技術：
目前，相對于能源需求的增加和環(huán)境破壞加劇的速度而言，朝向作為化石燃料的至少部分替代的清潔無污染的替代能源的大規(guī)模應用顯示很慢的進展。大多數(shù)情況下，這種情況是由于其實施強烈地依賴于短期的成本收益比，成本收益比對于通常具有非常有限投資能力的客戶而言是不合適的。事實上，在幾乎完全沒有為此目的的政治性全球技術津貼的情況下，在這種類型的能源的大規(guī)?；臐撛诔晒σ蕾囉谀切┠軌驅崿F(xiàn)投資和操作成本的減少的技術進步?？傮w而言，目前已知和適用的技術是昂貴的，尤其是在其初始投資方面，并且因此甚至遠離了廣大用戶的購買能力，這使其應用增長困難。文獻DE3807605描述收集器-積聚器的水加熱系統(tǒng)，用于安裝在屋頂?shù)拇又g， 帶有圓柱形加壓的收集器-積聚器元件、透明絕緣蓋，還具有由橫截面中圓的漸開線形成的反射通道成形表面。這種設計的缺點在于，其反射表面的圓的漸開線的形式允許3. 14/1 的最大集中度，限制加熱溫度，而本發(fā)明通過具有圓形反射件，提供集中度的總體靈活性。 這個設計的另一個缺點在于圓的漸開線允許在用于每個收集器-積聚器的反射件中的 2. 44最大寬/高比。這反過來不允許高度上的足夠緊湊外觀，而在使用圓形截面反射件時上述情況則不會發(fā)生，圓形截面反射件在這方面允許更大的靈活性。文獻GBM41008描述收集器-積聚器太陽能水加熱系統(tǒng)，具有圓柱形加壓收集器-積聚器元件、透明絕緣蓋、后部熱絕緣材料和具有大致半圓形輪廓的反射背面。這個發(fā)明的缺點在于如下事實，即反射面的相關特征和其相對于收集器-積聚器元件的幾何關系在該文獻的任何地方中都沒有被披露，所以實現(xiàn)上述系統(tǒng)變得不可能。此外，由于沒有披露用于高效太陽能加熱過程的反射面和收集器-積聚器元件之間的幾何關系的特別細節(jié)，不可能獲得廉價加熱和高性能的預期結果。文獻KR100374163描述用于加熱水的太陽能收集器系統(tǒng)，其包括連接在一起的多個真空集熱管，每一個具有一對對稱的漸開線反射件。收集器導管通過管道連接到積聚器貯罐。這種設計的缺點在于，其包括連接在一起的兩個不同的元件(積聚器貯罐和收集器)，這意味著使用更多材料、勞動力和用于實現(xiàn)的結構技術，增加成本和設備使用的空間， 以達到預期的水加熱效果。文獻US. 4121566描述太陽能收集器系統(tǒng)，用于加熱或冷卻建筑物，包括反射凹形通道和位于反射凹形通道的凹處中的收集器表面，其接收通過反射凹形通道反射回到它們的太陽光，此外還包括貯罐、循環(huán)泵和用于控制加熱和熱水使用的溫控閥系統(tǒng)。這種設計的缺點在于，結構上涉及幾個不同元件(收集器、積聚器、循環(huán)泵和用于控制的恒溫閥系統(tǒng))，這意味著更多地使用材料、勞動力和用于實施的結構技術，成本和設備所使用的空間的增加，才能達到預期效果。文獻US. 4587952描述用于水加熱的太陽能收集器-積聚器，具有圓柱形收集器-積聚器元件，在其相對的端部處具有封閉件的壁、絕緣透明蓋和彎曲的反射圓柱形表面。這個發(fā)明的缺點在于如下事實，即反射面的相關特征和其相對于收集器-積聚器元件的幾何關系在該文獻的任何地方中都沒有被披露，而只從附圖中呈現(xiàn)出表面彎曲反射圓柱形表面的大部分區(qū)域朝向外部設備的外側將入射光反射回去，除非系統(tǒng)收集器-積聚器一直定向以面對直接入射光，這意味著不可能獲得具有高性能加熱的預期結果，除非其一直面對陽光，這需要自動定向或持續(xù)進行人工干預的復雜系統(tǒng)。


圖1顯示集成的收集器-積聚器系統(tǒng)的分解透視圖，其中反射面1由反射的自粘箔組成，自粘箔粘合在玻璃纖維內殼7上，玻璃纖維內殼的制造與外殼6類似。該系統(tǒng)包括兩個收集器-積聚器元件2，具有焊接在其上的蓋10和1〃 HI水管結合配件11。未示出的絕緣材料5，對應注入在外殼6和內殼7之間的聚氨酯泡沫。透明蓋4由厚度16mm的泡狀聚碳酸酯板材構成，并且呈現(xiàn)出由一塊玻璃纖維構成的完整輪廓封閉件12。圖2顯示有兩個或更多的收集器-積聚器元件2的集成的收集器-積聚器系統(tǒng)的典型的橫截面剖視圖，其中顯示透明蓋4、絕緣材料5、外殼6、收集器-積聚器元件2和反射表面1，反射表面1由圓形輪廓8橫截面和切向于圓形輪廓8橫截面之間的直線輪廓9組成。收集器-積聚器元件2具有散熱片3，散熱片延伸到反射面的圓形輪廓8的旋轉軸線。圖3顯示僅有一個收集器-積聚器元件2的集成的收集器-積聚器系統(tǒng)的典型的橫截面剖視圖，顯示透明蓋4、絕緣材料5、外殼6、具有直徑(D)和厚度(e)的收集器-積聚器元件2以及由圓形輪廓8橫截面和切向于圓形輪廓8橫截面之間的直線輪廓9組成的反射面1。收集器-積聚器元件2具有散熱片3，散熱片延伸到反射面的圓形輪廓8的旋轉軸線。附圖還顯示非正面光入射在反射面1上的反射效果，顯示通過收集器-積聚器元件的入射光總收集量不依賴于所述光線的入射角度。圖4顯示有兩個收集器-積聚器元件2的集成的收集器-積聚器系統(tǒng)的典型的橫截面剖視圖，其中反射面1由反射的自粘箔組成，自粘箔粘合在像外殼6—樣制造的玻璃纖維內殼7上。該系統(tǒng)包括兩個收集器-積聚器元件2，具有焊接在其上的蓋10和1" HI水管結合配件11。絕緣材料5對應注入在外殼6和內殼7之間的聚氨酯泡沫。透明蓋4存在于厚度16mm的泡狀聚碳酸酯板材中，并且呈現(xiàn)出由一塊玻璃纖維構成的完整輪廓封閉件 12。
具體實施例方式本發(fā)明包括集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，以加熱用于住宅或工業(yè)用途的水，因為該系統(tǒng)部件數(shù)量少，所以簡單和廉價，由于其低重量和緊湊的外觀所以該系統(tǒng)可以由用戶安裝，并且因為其捕獲入射在其上表面上的直射或散射輻射的全部而具有高的輸出，允許簡單的操作以使昂貴的引導和控制系統(tǒng)成為不必要，該系統(tǒng)包括具有大致圓形橫截面的兩個或兩個以上的反射面1、具有外部陽光吸收表面和在每端處的允許容納水的蓋10的一個或多個大致圓柱形圓截面的收集器-積聚器元件2、覆蓋和卓越地關閉系統(tǒng)以防止空氣或水的侵入運動和外界污染的剛性或半剛性透明蓋4、圍繞除了安裝透明蓋4的區(qū)域以外的區(qū)域的外殼6和位于在反射表面1和外殼6之間的熱絕緣材料層5。支撐到外殼 6的內殼7可以用于向內地限制指定到熱絕緣材料層5的空間，其中所述內殼7包括具有對應于反射面1的幾何形狀的壁。反射面1結合為相對成對或對稱成對，并彼此分開，以使其大致圓形截面的圓弧中心以縱向等距離的方式放置，與其投影平行軸線一致，留下反射面1的相對的凹陷。每個收集器-積聚器元件2與兩個相對的反射面1結合，并且與反射面1平行和等距定位，其中大致圓形收集器-積聚器元件2的橫截面的最低點位于反射面1的橫截面的最低點以下，并且除此之外，反射面1的橫向截面的弧形中心定位在大致圓形截面收集器-積聚器元件2的外輪廓中的某處，或在其內部。每個蓋10認為具有(account with)鉆孔和與鉆孔同心的液壓連接件11，一個用于冷水的入口和一個用于熱水的出口。每個收集器-積聚器元件2的蓋10焊接到收集器-積聚器元件，或至少一個蓋10通過螺栓法蘭結合到收集器-積聚器元件，以允許用于維修或檢查的最終拆卸。每個反射面1關于其相對的反射面之間的分離使得在每個反射面之間關于收集器-積聚器元件2產生1到10毫米的距離，避免物理接觸，并且從而避免從收集器-積聚器元件2朝向反射面1的熱傳導。反射面1可能直接地支撐在外殼6內，并且從厚度在0. 5 和1.0毫米之間的拋光和磨光的光滑金屬板(優(yōu)選地是鋁)制造，通過轉動或沖壓成形，也可以是介于0. 05和0. 5毫米之間的厚度，并且直接地彎曲和凹入粘合到內殼7的內壁上， 或者它們可以構成在反射的自粘性材料上，自粘性材料粘合在內殼7的凹形內壁上。每個反射面1的大致圓形截面可以構成在圓形的橫截面輪廓板8上，或也由圓形輪廓8和作為切線的直線輪廓9組成，順應由下部直線部分和凹面?zhèn)炔糠纸M成的表面，并且每個下部直線部分與相對的反射表面1的直線部分共面地定位。熱絕緣材料5可以是柔性的、可鍛的、重量輕的，優(yōu)選地，礦棉或相似物，或是半剛性和輕量化的，優(yōu)選地是聚氨酯泡沫或膨脹聚苯乙烯，具有0. 875 (ff/m2K)的最高導熱系數(shù)。收集器-積聚器元件2可以由耐腐蝕金屬制造，諸如具有其直徑的0. 075 %的最小厚度(e)的不銹鋼，其直徑(D)的0. 188%的最小厚度(e)的銅或其直徑⑶的0. 188%的最小厚度(e)的青銅，或其直徑(D)的0.0114%的最小厚度(e)的諸如碳鋼的結構金屬并且然后鍍鋅，以確保其抵抗2巴的最大工作壓力。此外，收集器-積聚器元件2可以具有焊接到其大致圓形圓柱罩的散熱片3，散熱片延伸到反射面1的橫截面的旋轉軸線，朝向圓柱形罩傳送由反射面吸收的熱。透明蓋4可以由耐紫外線輻射的玻璃或塑料構成，優(yōu)選地是聚碳酸酯，并且能夠順應兩個連續(xù)平行板，并用封閉件12分開10和30毫米之間的距離，優(yōu)選地是25毫米，以產生包括隔熱密封腔的完整輪廓。透明蓋也可以存在于10和16毫米之間厚度的發(fā)泡聚碳酸酯板材中，優(yōu)選地是16毫米，具有在兩個對立側上的它們的縱向腔的封閉件12。對于由塑料構成透明蓋4的情況，安裝優(yōu)選為拱形向外模式，以使由溫度升高所導致的膨脹產生收集器-積聚器元件分開距離的增大，防止透明蓋4接觸這些收集器-積聚器元件。為此目的，在有大的長甲板的情況中，弧形支撐將散布在透明蓋4下方。
外殼6可以由重量輕和便宜的金屬制造，諸如厚度在0. 5和1毫米之間的鍍鋅或涂漆碳鋼，以使其耐腐蝕，或耐熱溫度高于100度的增強塑料或熱塑性塑料，優(yōu)選地用具有紫外線過濾性的油漆涂覆的聚酯樹脂和玻璃纖維。每個收集器-積聚器元件2的外部陽光吸收表面可以通過電解處理構成，還可以由選擇性吸收光譜涂覆層構成，或由不透明黑色涂層構成，優(yōu)選地涂以瓷釉，其允許太陽輻射被高度吸收。
權利要求
1.一種加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其用于住宅或工業(yè)用途，因為該系統(tǒng)部件數(shù)量少，所以簡單和廉價，由于其低重量和緊湊的外觀，所以該系統(tǒng)可以由用戶安裝，并且因為其捕獲入射在其上表面上的直射或散射輻射的全部，所以具有高的輸出，其允許簡單的操作從而使昂貴的引導和控制系統(tǒng)變得不必要，其包括具有大致圓形橫截面的兩個或兩個以上的反射面(1)、具有外部陽光吸收表面和在每端處的允許容納水的蓋(10)的一個或多個大致圓柱形圓截面的收集器-積聚器元件O)、覆蓋和卓越地關閉所述系統(tǒng)以防止空氣或水侵入運動和外界污染的剛性或半剛性透明蓋G)、圍繞除了安裝透明蓋(4) 的區(qū)域以外的區(qū)域的外殼(6)，以及位于在反射面(1)和外殼(6)之間的熱絕緣材料層 (5)，其特征在于:a)反射面(1)結合為相對成對或對稱成對，彼此分開以使其大致圓形截面的圓弧中心以縱向等距離的方式放置，與其投影平行軸線一致，留下反射面(1)的相對的凹陷。b)每個收集器-積聚器元件(2)與兩個相對的反射面(1)結合，并且與反射面(1)平行和等距定位，其中大致圓形收集器-積聚器元件O)的橫截面的最低點位于反射面(1) 的橫截面的最低點以下，并且除此之外，反射面(1)的橫向截面的弧形中心定位在大致圓形截面的收集器-積聚器元件O)的外輪廓中的某處或在其內部。c)每個蓋(10)認為具有鉆孔和與鉆孔同心的液壓連接件(11)，一個用于冷水的入口和一個用于熱水的出口；d)每個反射面(1)的關于其相對的反射面之間的分離使得在每個反射面之間關于收集器-積聚器元件( 產生1毫米到10毫米的距離，避免物理接觸，并且從而避免從收集器-積聚器元件(2)朝向反射面(1)的熱傳導。
2.根據(jù)權利要求1所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于 反射面(1)能夠直接地支撐在外殼(6)內，并且由厚度在0. 5毫米和1. 0毫米之間的拋光和磨光的光滑金屬板制造，優(yōu)選地是鋁，通過轉動或沖壓成形。
3.根據(jù)權利要求1所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于 支撐到外殼(6)的內殼(7)可以用于向內地限制指定到熱絕緣材料層(5)的空間，其中所述內殼(7)包括具有對應于反射面(1)的幾何形狀的壁。
4.根據(jù)權利要求3所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于 反射面(1)能夠由厚度在0. 05毫米和0. 5毫米之間的拋光和磨光的光滑金屬板制造，并且直接地彎曲和凹入粘合在內殼(7)的內壁上。
5.根據(jù)權利要求3所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于 反射面(1)構成在反射的自粘性材料板上，自粘性材料板粘合在內殼(7)的凹形內壁上。
6.根據(jù)權利要求1-5任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于熱絕緣材料( 能夠是柔性的、可鍛的、重量輕的，優(yōu)選地是礦棉或相似物，具有 0. 875(ff/m2K)的最高導熱系數(shù)。
7.根據(jù)權利要求4-5任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于熱絕緣材料( 能夠是半剛性和輕量化的，優(yōu)選地是聚氨酯泡沫或膨脹聚苯乙烯，具有0. 875 (ff/m2K)的最高導熱系數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1-7任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于收集器-積聚器元件( 能夠由耐腐蝕金屬制造，諸如最小厚度(e)為其直徑的、0.075%的不銹鋼、最小厚度(e)為其直徑(D)的0. 188%的銅，或最小厚度(e)為其直徑 (D)的0. 188%的青銅，從而確保其抵抗2巴的最大工作壓力。
9.根據(jù)權利要求1-7任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于收集器-積聚器元件(2)能夠由最小厚度(e)為其直徑(D)的0.0114%的諸如碳鋼的結構金屬制造并且然后鍍鋅，從而確保其抵抗2巴的最大工作壓力。
10.根據(jù)權利要求8-9任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于收集器-積聚器元件( 能夠具有焊接到其大致圓形圓柱罩的散熱片(3)，散熱片延伸到反射面(1)的橫截面的旋轉軸線，朝向圓柱形罩傳送由反射面吸收的熱量。
11.根據(jù)權利要求1-10任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于透明蓋(4)能夠由玻璃構成。
12.根據(jù)權利要求1-10任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于透明蓋(4)能夠由耐紫外線輻射的塑料構成，優(yōu)選地是聚碳酸酯。
13.根據(jù)權利要求1-10任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于透明蓋(4)能夠順應兩個連續(xù)平行板并用封閉件(12)分開10毫米和30毫米之間的距離，優(yōu)選地是25毫米，以產生包括隔熱密封腔的完整輪廓。
14.根據(jù)權利要求1-10任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于透明蓋(4)能夠順應兩個連續(xù)平行玻璃板并用封閉件(12)分開10毫米和30 毫米之間的距離，優(yōu)選地是25毫米，以產生包括隔熱密封腔的完整輪廓。
15.根據(jù)權利要求1-10任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于透明蓋(4)由厚度10毫米和16毫米之間的發(fā)泡聚碳酸酯板材構成，優(yōu)選地是 16毫米，具有在兩個相對側上的它們的縱向腔的封閉件(12)。
16.根據(jù)權利要求1-15任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于外殼(6)能夠由重量輕和便宜的金屬制造，諸如厚度在0. 5毫米和1毫米之間的鍍鋅或涂漆碳鋼，以使其耐腐蝕。
17.根據(jù)權利要求1-15任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于外殼(6)能夠由耐熱溫度高于100°C的增強塑料或熱塑性塑料生產，優(yōu)選為聚酯樹脂和玻璃纖維，并帶有具有紫外線過濾性的油漆涂層。
18.根據(jù)權利要求13-15任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于由塑料構成透明蓋G)，安裝優(yōu)選是拱形向外模式，以使由溫度升高所導致的膨脹產生從收集器-積聚器元件( 分開距離的增加，防止透明蓋(4)接觸這些收集器-積聚器元件；為此目的，在有大的長甲板的情況中，弧形支撐將散布在透明蓋(4)下方。
19.根據(jù)權利要求8-9任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于每個收集器-積聚器元件O)的蓋子(10)焊接到收集器-積聚器元件。
20.根據(jù)權利要求1-18任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個收集器-積聚器元件( 的蓋子(10)通過螺栓法蘭結合到收集器-積聚器元件，以允許用于維修或檢查的最終拆卸。
21.根據(jù)權利要求1-20任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個收集器-積聚器元件( 的外部陽光吸收表面能夠通過電解處理構成，其允許太陽輻射被高度吸收。
22.根據(jù)權利要求1-20任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個收集器-積聚器元件⑵的外部陽光吸收表面能夠由選擇性吸收光譜涂覆層構成，其允許太陽輻射被高度吸收。
23.根據(jù)權利要求1-20任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個收集器-積聚器元件O)的外部陽光吸收表面能夠由不透明黑色涂層構成，其允許太陽輻射被高度吸收。
24.根據(jù)權利要求23所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)，其特征在于 所述不透明黑色涂層是瓷釉。
25.根據(jù)權利要求I-M任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個反射面(1)的大致圓形的橫截面能夠構成在圓形橫截面輪廓板(8)上。
26.根據(jù)權利要求I-M任何一項所述的加熱水的集成的收集器-積聚器太陽能系統(tǒng)， 其特征在于每個反射面(1)的大致圓形橫截面由圓形輪廓(8)和作為切線的直線輪廓 (9)組成，順應由下部直線部分和凹面?zhèn)炔糠纸M成的表面，并且每個下部直線部分與相對的反射面的下部直線部分共面地定位。
全文摘要
本發(fā)明公開一種集成的收集器-積聚器系統(tǒng)，其允許在相同大致圓柱收集器-積聚器元件(2)中吸收和積累，其接收通過絕緣透明蓋(4)的部分地直接和部分地通過在一些大致圓形橫截面反射面(1)上的反射的太陽光，其中，這些反射面的旋轉軸線包括在收集器-積聚器元件(2)的罩輪廓上或在其內部。該系統(tǒng)還包括使用透明蓋(4)完全地封閉件該系統(tǒng)的外殼(6)，以及在反射面(1)和外殼(6)之間的熱絕緣材料(5)，其明顯降低熱損失。由于節(jié)省所需要的材料、勞動力和用于實現(xiàn)其的制造技術，這些特征允許很簡單和經濟地執(zhí)行，此外，通過確保不論是直接地間接地或以任何角度入射在透明蓋(4)上的所有光線被收集器-積聚器元件(2)吸收，允許高熱量輸出。
文檔編號F24J2/34GK102498351SQ201080041357
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權日2009年9月16日
發(fā)明者丹尼爾·里卡多·岡薩雷斯拉各斯 申請人:丹尼爾·里卡多·岡薩雷斯拉各斯