[发明专利]太阳平板集热器的板芯及其集热板选择性吸收膜的镀膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳平板集热器的板芯及其集热板选择性吸收膜的镀膜方法，属于太阳能热交换设备技术。

背景技术

本发明所称选择性吸收膜，是指能够有效选择吸收太阳入射能，而其本身的热辐射小的Ti N_xO_y氮氧化钛选择性吸收膜。

已有技术的太阳平板集热器的板芯集热板，大多采用TxT涂料作为其吸收膜，其吸收率最高可达92％，但其发射率却高达30～40％。也有采用化学镀铬工艺镀布吸收膜，但因其工艺过程污染环境，而已经停止采用。铝/氮铝镀膜，虽已多年成功应用于真空太阳集热器，但研究表明，这种镀膜不能在300℃以上高温条件下长期使用，也不能在非真空高温条件下长期使用。且所述已有技术的板芯，因其结构不甚合理，而直接影响太阳平板集热器的集热效果。

中国专利公开号CN 88101654A，公开了一种氮氧化钛镀膜。它是用来使阳光中可见光通过，而反射红外和远红外光。这种镀膜主要用在热反射玻璃或阳光控制玻璃上。

已有技术也有用氮氧化钛作为电子线路板的镀膜，但其目的在于阻止铜的扩散。

科学实验证明，波长＜30nm的太阳能辐射，几乎全部被臭氧吸收，波长＞250nm的太阳能辐射，大部分被H₂O和CO₂所吸收。而能够有效吸收波长在30～250nm范围内太阳能辐射的，用于太阳平板集热器板芯集热板的高吸收低发射的氮氧化钛选择性吸收膜及其镀膜方法，至今未见有报道。

发明内容

本发明旨在提供一种高吸收低发射的太阳平板集热器的板芯及其集热板选择性吸收膜的镀膜方法，以有效提高太阳平板集热器的集热效果。

本发明实现其目的的构想是，对已有板芯的结构进行改进，以进一步提高集热板的集热效果；且同时提供一种能够有效选择吸收波长在30～250nm范围内太阳能辐射的选择性吸收膜以及采取磁控溅射方式实施所述选择性吸收膜的镀膜方法，替代已有技术的吸收膜，且有效保证镀膜质量，以进一步提高其吸收率和降低其发射率，使集热板的吸收率由已有技术的92％以下提升到92％以上，从而进一步提高太阳平板集热器的集热效果。

有鉴于上述构想，本发明太阳平板集热器的板芯的技术方案是：

一种太阳平板集热器的板芯，由铜箔集热板与布设在集热板反面的铜质流体介质管焊接组成，在集热板的正面镀布有吸收膜，其创新点在于，所述吸收膜，是能够有效选择吸收太阳入射能而其热辐射小的Ti N_xO_y氮氧化钛选择性吸收膜。以有效吸收波长在30～250nm范围内的且其吸收率≥92％的太阳光辐射能。

本发明优选的所述选择性吸收膜，是Ti N_0.70～1.0O_1.0～1.4氮氧化钛选择性吸收膜，即Ti∶N∶O＝1∶0.7～1.0∶1.0～1.4，所述比例是Ti，N，O的分子重量比。本发明并不排除所述Ti，N，O分子重量比之外的Ti N_xO_y氮氧化钛选择性吸收膜。这是因为它的吸收率均可≥92％。

本发明特别优选的所述选择性吸收膜，是Ti N_0.88O_1.32氮氧化钛选择性吸收膜。

本发明优选的所述选择性吸收膜的厚度在90～100nm范围内。

本发明还主张在所述选择性吸收膜的表面，镀布有用来减少发射率和使其表面陶瓷化的SiO₂保护膜。由于SiO₂保护膜的存在，可以进一步降低所述选择性吸收膜的发射率，和提高所述选择性吸收膜与铜箔的粘合牢度，以及耐高温性和耐湿性，且便于对其表面进行清洗。

本发明优选的所述SiO₂保护膜的厚度在90～100nm范围内。

本发明所述集热板与流体介质管的焊接，可以是集热板密合包覆在流体介质管表面的焊接，或者是集热板与流体介质管条线接触焊接。就其热交换效果而言，所述包覆焊接明显优于条线接触焊接。而就制备工艺而言，由于所述集热板的铜箔厚度比较薄，所推荐的厚度在0.2～0.3mm范围内，且集热板的长度和宽度一般为2000×200mm，因而铜箔包覆流体介质管的工艺相对要复杂一点。尽管如此，本发明还是推荐包覆焊接结构。而所述焊接，主张采用超声波焊接。

上述技术方案得以实施后，本发明的板芯结构合理，热交换效果好，尤其是由于采用所述选择性吸收膜和加覆保护膜，其吸收率可达到或超过96％，发射率低于4％。与已有技术相比，本发明板芯具有突出的实质性特点和显著进步。