[发明专利]一种平板太阳能集热板芯

说明书

技术领域

本发明涉及一种平板太阳能集热板芯，属于太阳能热利用领域。

背景技术

随着环境问题和能源问题的日益严重，太阳能作为取之不尽、用之不竭的新型清洁能源，其利用领域和程度日益受到世界各国广泛关注，迫切需要提高太阳能集热板的热转化效率。

目前应用最广的太阳能热利用装置中，透明隔热盖板是太阳集热器中十分关键的部件之一，要求透明隔热盖板即能透过太阳辐射又能减小热传导引起的热损和阻止长波热辐射以降低热损的。正如周知，太阳能集热器主要分为平板型和真空管型，而结构简单且容易降低成本的平板型正在发展成为太阳能集热器的主流。

然而，与真空管型相比，平板型集热器因其对流、热传导引起的热损失大，尤其是通过玻璃盖板的热损失之大，更需要高效绝热。作为现有的平板型的绝热方法，有使用中空玻璃盖板、真空玻璃盖板以及在玻璃盖板与吸热板之间填充透明蜂窝结构等，并在背部使用聚氨酯泡沫保温材料或纤维隔热保温材料。为了获得好的隔热保温效果，以上结构均导致集热板重量增大。

SiO₂气凝胶因其具有独特的纳米孔结构和高的孔隙率，是目前所知的固体材料中热导率最低的一种轻质绝热材料，作为超级绝热材料而被周知，同时，其对太阳光的总透过率高，对由环境温度引起的中长波具有明显地阻隔效果，而且比重还轻（约为100kg/m³），是非常理想的太阳能集热器用透明绝热盖板材料。已有将透明绝热SiO₂气凝胶用于平板太阳能集热器透明隔热盖板的报道。但是气凝胶在工程应用中仍存在一些问题，如气凝胶板不易密封，尚存在较明显的空气对流问题，其可能引起“集热呼吸”现象。该现象可能导致水汽在集热器玻璃盖板下面积聚产生凝结水珠和雾气现象，导致将入射的阳光反射到外面，轻则阻止10%以上的阳光射入，重则阻止50%的阳光射入，使集热效率降低。同时也导致氧化腐蚀吸热涂层、焊接逢及焊点，致使传热性能下降，机械强度失效，严重情况下降导致吸热涂层永久性损坏，失去吸热效果，因此，目前这种结构并没有从根本上解决由空气对流引起的热损失问题。此外，由于SiO₂气凝胶的机械强度非常弱，在装配中以及运输中易被损坏问题等。也有通过在溶胶凝胶过程中以及后续超临界干燥中实现吸热板与气凝胶一体化复合，其虽可提高气凝胶强度，但仍无法避免气凝胶在装配中以及运输中易被损坏问题等以及空气对流问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种平板太阳能集热板芯，特别是适用于城市太阳能建筑一体化的高效平板太阳能集热器，其具有高的透光和隔热保温性能以及无“集热呼吸”现象，且成本适中、填充的透明绝热SiO₂气凝胶在装配以及运输过程中不易损坏以及长寿命等优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种平板太阳能集热板芯，包括平行设置的玻璃盖板和金属吸热板、设置于所述玻璃盖板和金属吸热板之间的密封间隔体和固定于金属吸热板外壁上的金属集热管，所述密封间隔体与所述平玻璃盖板和金属吸热板之间形成密封空腔，所述密封间隔腔内填充透明绝热SiO₂气凝胶板。

更具体地，所述透明绝热SiO₂气凝胶板是通过超临界干燥工艺制备，特别是通过低温CO₂超临界干燥工艺和高温乙醇超临界干燥工艺制备。

所述的一种平板太阳能集热板芯，所述透明绝热SiO₂气凝胶的密度为50~120kg/m³，孔径为10~40nm，当温度为25℃时热导率为0.010~0.018W/mk，当厚度为10mm时，太阳光总透过率不低于92%，当厚度为5mm时，太阳光总透过率不低于95%。

所述的一种平板太阳能集热板芯，所述透明绝热SiO₂气凝胶为疏水性，与水的接触角为125°-180°。

所述的一种平板太阳能集热板芯，所述平板太阳能集热板芯采用双道密封，所述双道密封包括粘结在所述密封间隔体和所述盖板玻璃与金属吸热板之间的第一道密封胶以及粘结在所述密封间隔体与透明绝热SiO₂气凝胶板之间的第二道密封胶，所述第一道密封胶为丁基胶，所述第二道密封胶为透明SiO₂气凝胶水性胶。