[发明专利]一种高转化率的太阳能热水器吸热层组合物

说明书

本发明涉及集热材料技术领域，具体涉及一种高转化率的太阳能热水器吸热层组合物。该组合物用于平板集热器表面涂层使用；吸热层材料包括位于集热面板表面的吸热膜，以及位于吸热膜上方的储能膜，吸热膜为通过电镀形成的黑铬镀层，储能膜的膜层厚度为3.5‑5μm。储能膜的原料组分包括：有机溶剂、粘合剂、辐射蓄能剂、纳米碳化硅、铁锰黑、亚硝酸钠和硅烷偶联剂。其中，粘合剂为丙烯酸树脂改性硅氧烷聚合物；有机溶剂为异丙醇、乙酸乙酯和二甲苯的混合物。该型组合物通过提高吸热层的太阳能辐射吸收率，并降低自身反射率和辐射强度的方式，显著提高了平板集热器的太阳能转化率。

技术领域

本发明涉及集热材料技术领域，具体涉及一种高转化率的太阳能热水器吸热层组合物。

背景技术

太阳能热水器是将太阳的光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。真空管热水器虽然具有较高的能量转化效率，但是由于热水器的体积较大，并且只能安装在屋顶，因此对于很多高层建筑，这种热水器并不适用。

平板式太阳能热水器是专门为高层、小高层住宅配套设计开发的产品，弥补了传统的真空管式太阳能热水器无法实现与建筑及环境完美结合的遗憾，这一开发真正体现了太阳能与建筑及环境一体化的完美结合。平板式太阳能热水器包括平板集热器、电加热模块、循环系统和水箱等结构。使用时通过平板集热器将光能转化为水的内能，在太阳光照不足时，可以采用电加热进行辅助加热，从而实现热水的不间断供应。

平板式集热器由于结构方面的差异，因此在辐射转化率上与真空管集热器存在一定的差距。其中，两种集热器的工作原理都是通过集热器表面的吸热涂层，吸收太阳能中的辐射能然后将辐射能转化为水或其他介质的内能。这种方式中，对于太阳能的转化率主要取决于对太阳光辐射能的吸收率以及将辐射能转化为内能的转化率。目前市场上的太阳能热水器生产企业主要将研发精力投入在提高太阳光辐射能的吸收率上，目前最好的吸热层材料为黑铬镀层，这种镀层材料的吸热效果好，对辐射能的吸收率高，吸收率可以达到0.92-0.94。

太阳光的辐射能被吸热材料吸收后，吸热涂层的温度会升高，大部分内能通过热传导的方式传递至内部的水或介质中，但是除此之外，吸热涂层自身还也会发生热辐射，这部分热量不仅会传递至介质中，大部分能量反而会传递给空气或以其他形式散失掉，这重情况导致吸热层吸收的辐射能转化为水的内能时的转化率降低，而且在吸热层吸热升温后，吸热涂层的的吸收率越高，涂层的温度也越高；而根据热辐射规律得知，吸热涂层的温度越高，其产生的热辐射量也越大，因此对于吸收的辐射能的转化率也就越低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高转化率的太阳能热水器吸热层组合物，该型组合物通过提高吸热层的太阳能辐射吸收率，并降低自身反射率和辐射强度的方式，显著提高了平板集热器的太阳能转化率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种高转化率的太阳能热水器吸热层材料，用于平板集热器表面涂层使用；吸热层材料包括位于集热面板表面的吸热膜，以及位于吸热膜上方的储能膜，吸热膜为通过电镀形成的黑铬镀层，储能膜的膜层厚度为3.5-5μm。

按照质量份数，储能膜的原料组分包括：有机溶剂14-16份，粘合剂25-35份，辐射蓄能剂6.2-8.5份，纳米碳化硅2-4份，铁锰黑8-10份，亚硝酸钠2.5-5.5份，硅烷偶联剂0.5-1.2份。

优选地，按照质量份数，储能膜的原料组分包括：有机溶剂14.5-15.7份，粘合剂29-32份，辐射蓄能剂6.8-7.4份，纳米碳化硅2.6-3.4份，铁锰黑8.6-9.2份，亚硝酸钠3.4-4.7份，硅烷偶联剂0.8-1.1份。