具有红外光反射涂层的玻璃管，制造该玻璃管的方法，具有该玻璃管的热收集器管，具有 ...的制作方法
【专利摘要】提供具有玻璃管壁的玻璃管，其中该玻璃管壁的内表面至少部分包括至少一个红外光反射涂层。另外提供一种制造该玻璃管的方法。该方法包含以下步骤：a)提供玻璃管，和b)使红外光反射涂层附着到玻璃管内表面上。另外，提供一种用于吸收太阳能并将吸收的太阳能传递至传热流体的热收集器管，该传热流体可以位于热收集器管的芯管内部。该芯管包括具有太阳能吸收涂层的芯管表面，用于吸收日光的太阳吸收辐射。该芯管通过用红外光反射涂层封装件玻璃管来包封。在芯管表面和具有这种红外反射表面的封装件壁的内表面之间以一定距离设置芯管表面和封装件，使得太阳吸收辐射可以透过具有红外光反射涂层的封装件，并且可以照射到太阳能吸收涂层上。由芯管表面发出的IR辐射反射回到芯管，由此减少能量损耗。还提供一种抛物面槽收集器，其具有至少一个设置在抛物面镜聚焦线中的热收集器管。该槽形抛物面收集器在太阳能发电厂中用于将太阳能转化成为电能。
【专利说明】具有红外光反射涂层的玻璃管，制造该玻璃管的方法，具有该玻璃管的热收集器管，具有该热收集器管的抛物面槽收集器，和该抛物面槽收集器的用途
[0001]发明背景
1.【技术领域】
本发明涉及一种玻璃管和一种制造该玻璃管的方法。另外，提供一种具有该玻璃管的热收集器管(heat receiver tube),具有该热收集器管的抛物面槽收集器,和该抛物面槽收集器的用途。
[0002]2.相关技术的描述
基于集光型太阳能技术的太阳场发电厂的太阳能收集装置例如为具有抛物面镜和热收集器管的抛物面槽收集器。热收集器管设置在镜面的聚焦线中。通过镜面的日光反射表面，日光聚焦在充满传热流体，例如热油或熔融盐的热收集器管。借助于芯管(内管)的太阳辐射吸收涂层，热收集器管吸收太阳能。太阳能被有效地耦合(coupled)进入传热流体中。太阳能转化成热能。
[0003]为了将热能损失减到最少，热收集器管包括封装件(encapsulation)外玻璃(玻璃管)。对日光透明的玻璃管围绕热收集器管的内部中心不锈钢管同轴设置。内管和玻璃管之间的空隙被排空。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供可以用作热收集器管的封装件的玻璃管热损失的额外减少。
[0005]本发明的另一个目的是提供一种制造这种玻璃管的方法。
[0006]本发明的其它目的是提供具有该热收集器管的抛物面槽收集器，该热收集器管包括具有这种玻璃管的封装件，以及提供该抛物面槽收集器的用途。
[0007]这些目的由权利要求书中说明的本发明实现。
[0008]提供具有玻璃管壁的玻璃管，其中玻璃管壁的内表面至少部分包括至少一种红外光反射涂层。
[0009]还提供一种制造玻璃管的方法。该方法包括以下步骤:a)提供玻璃管，和 b)使红外光反射涂层附着到玻璃管内表面上。
[0010]另外，提供一种用于吸收太阳能并将吸收的太阳能传递至传热流体的热收集器管，该传热流体可以位于热收集器管的芯管内部。该芯管包括具有太阳能吸收涂层的芯管表面，用于吸收日光的太阳吸收辐射。该芯管通过具有带有红外光反射涂层的玻璃管的封装件来包封。所述芯管表面和封装件设置成在芯管表面和具有所述红外反射表面的封装件壁的内表面之间有一定距离，使得太阳吸收辐射可以透过具有红外光反射涂层的封装件，并且可以照射到太阳能吸收涂层上。
[0011]另外提供一种抛物面槽收集器，其包括至少一个抛物面镜和至少一个热收集器管，该抛物面镜具有日光反射表面，用于将日光集中在日光反射表面的聚焦线中，以及该热收集器管设置在抛物面镜的聚焦线中。可选地，可以实现具有线性Fresnel技术的太阳能收集器。因此，线性Fresnel镜收集器具有至少一个Fresnel镜和至少一个热收集器管，该Fresnel镜具有日光反射表面，用于将日光集中在日光反射表面的聚焦线中，以及该热收集器管设置在Fresnel镜的聚焦线中。
[0012]玻璃管壁对于宽太阳射线波长范围是透明的。优选玻璃管的玻璃管壁包含玻璃(SiOx)。其它透明材料也是可以的。附着于玻璃管内表面的红外光反射涂层用作红外光的镜。由此，由热收集器管的芯管辐射的红外光被反射回到芯管。热收集器管由于该热收集器管的芯管的红外光辐射而整体热损失得到减少。
[0013]内表面可以在其完整圆周上包含红外反射涂层。但是同样可能的是玻璃管壁的内表面仅在该内部玻璃管表面的部分圆周上包含红外光反射涂层。例如，玻璃管的内表面的一半被红外反射涂层覆盖。
[0014]使用槽技术，热收集器管设置在抛物面镜的聚焦线中。因为太阳向下入射至抛物面槽，日光的射线对准芯管圆周的下半部。芯管圆周的上半部被太阳射线(估计为总入射射线的约1.2%)和漫射线直接命中，所述漫射线来自镜扭曲和统计像差(估计为总入射射线的约0%-2% (这取决于两个分段涂层))。因此，优选将玻璃管壁的内表面分为两个区域。设置为与镜的日光反射面面对面的一个区域拥有对全部日光辐射的高透光度。与此相反，与太阳面对面并避开镜的日光反射面的区域拥有对红外光的高反射性。存在与来自太阳的直接红外辐射有关的少量损失。但是借助于芯管的红外辐射放射而减少的热损失数倍(multiply)补偿该少量损失。
[0015]在玻璃管的一个实施方案中，红外光反射涂层包含对波长低于1200 nm的太阳辐射的透光度，该透光度选自0.5至0.99，优选选自0.8至0.95。红外光反射涂层对于该波长范围中的日光辐射或多或少是透明的。 [0016]优选红外光反射涂层包含透明传导(电)涂层(透明导电涂层，TC0)。在一个实施方案中，透明导电涂层包含氧化锡(ZnO)。氧化锡优选包含至少一种选自铝，镓和铟的元素。该元素可以为氧化锡的主要成分。例如该元素为铟，氧化锡为氧化铟锡(ΙηΖηΟ，ΙΖ0)。该元素也可以为掺杂剂。例如，这种氧化锡分别掺杂招和氧化招(Al2O3)。
[0017]附加层可以附着于红外光反射涂层。该附加层至少部分或完全覆盖红外光反射涂层。该附加层对于太阳的红外光是透明的或接近透明的。例如，这种层为一个包含低折射率材料，例如铝氧化物(Al2O3)或硅氧化物(SiO2)的层。
[0018]玻璃管壁的表面和红外光反射涂层之间可以存在中间层。该中间层可以具有不同的功能。例如，这种中间层增强红外光反射涂层在玻璃管内表面上的附着力。
[0019]为附着红外反射涂层，可以采用不同的技术。优选借助于至少一种技术进行红外光反射涂层附着，该技术选自浸涂、喷涂和原子层沉积。浸涂或喷涂适于将红外光反射涂层部分附着到玻璃管内表面上(红外光反射涂层部分覆盖玻璃管内表面)，而原子层沉积(ALD)适于完全覆盖玻璃管内表面。除TCO (Al2O3或SiO2)之外，使用附加层，以优化太阳光谱中插入的抗反射层，同时不中断(或改变)IR区域中的反射率。具有低折射率材料(例如SiOx)的最终层将沉积(例如通过浸涂)在玻璃管两侧上。
[0020]最后公开抛物面槽收集器在发电厂中用于将太阳能转化成为电能的用途。
[0021]附图简述
本发明的其它特征和优点由示例性实施方案的描述，参考附图产生。附图为示意图。[0022]图1显示玻璃管从侧面的剖面。
[0023]图2显示具有热收集器管的抛物面槽收集器的剖面，该热收集器管包含具有玻璃管的封装件。
[0024]发明详述
玻璃管I具有玻璃管壁10。玻璃管壁10的内表面11至少部分包含至少一个红外光反射涂层12。玻璃管I为热收集器管2的封装件20。
[0025]红外光反射涂层12包含氧化铟锡。红外光反射涂层12的厚度为约135 nm。
[0026]红外光反射涂层12被附加层13覆盖。附加层13包含氧化硅。在可选实施例中，附加层13包含氧化招。该附加层13的厚度为约120 nm。
[0027]可选地，实施以下顺序:玻璃管内侧/A1203 (30 nm)/TCO (150 nm)/Al203 (50nm) /SiOx (120 nm-浸涂)。
[0028]在红外光反射涂层12和玻璃管壁10的内表面11之间存在中间层14。该中间层包含氧化招。该中间层的厚度为约85 nm。
[0029]热收集器管2的芯管21由钢制的玻璃管I包封。另外，芯管的芯管表面包含用于吸收日光的吸收涂层(未显示)。
[0030]实施例1:
通过涂布玻璃管内表面的一半(浸涂和喷涂)，(日光吸收性)a将仅小部分减少(0.2%)，原因是玻璃管上段的玻璃透射率降低。由于辐射的热损失将减少20%-10% (从1000瓦/管至800-900瓦/管)。
[0031]实施例2:
玻璃管壁10的全部内表面11由红外光反射涂层12覆盖。为了制造，进行ALD工艺。由此a将减少1%_1.5%，原因是通过玻璃管的太阳透射率减少。但是另一方面，由于辐射的热损失将减少40%-60% (从1000瓦/管至600-400瓦/管)。热收集器管2为抛物面槽收集器1000的一部分。抛物面槽收集器1000包含具有日光反射面31的至少一个抛物面镜3。借助于反射表面31，日光被集中在抛物面镜3的聚焦线32中。集中的日光被热收集器管2吸收。
[0032]抛物面槽收集器(以及Fresnel镜收集器)分别在太阳能发电厂中用于将太阳能转化成为电能。加热的传热流体用来经由热交换器产生蒸汽。蒸汽驱动连接到发电机的涡轮。发电机产生电流。
【权利要求】
1.具有玻璃管壁的玻璃管，其中所述玻璃管壁的内表面至少部分包括至少一个红外光反射涂层。
2.根据权利要求1的玻璃管，其中红外光反射涂层包含对波长低于1200nm的太阳辐射的透光度，该透光度选自0.5至0.99，优选选自0.8至0.95。
3.根据权利要求1或权利要求2的玻璃管，其中玻璃管壁的内表面在其部分圆周上包括所述红外光反射涂层。
4.根据权利要求1至3之一的玻璃管，其中所述红外光反射涂层包含透明导电涂层。
5.根据权利要求1至4之一的玻璃管，其中附加层覆盖所述红外光反射涂层。
6.根据权利要求1至5之一的玻璃管，其中在所述玻璃管壁的内表面和所述红外光反射涂层之间设置中间层。
7.根据权利要求6的玻璃管，其中氧化锡包含至少一种选自铝，镓和铟的元素。
8.用于吸收太阳能并将吸收的太阳能传递至传热流体的热收集器管(2)，该传热流体可以位于热收集器管⑵的芯管(21)内部，其中 -该芯管包含具有太阳能吸收涂层的芯管表面，用于吸收日光的太阳吸收辐射； -该芯管通过具有根据权利要求1至7之一的玻璃管的封装件来包封，和-所述芯管表 面和封装件设置成在芯管表面和具有所述红外反射表面的封装件壁的内表面之间有一定距离，使得太阳吸收辐射可以透过具有红外光反射涂层的封装件，并且可以照射到太阳能吸收涂层上。
9.抛物面槽收集器(1000)，其包括 -至少一个具有日光反射表面(31)的抛物面镜(3)，用于集中日光反射表面(31)的聚焦线(32)中的日光；和 -至少一个根据权利要求8的热收集器管(2)，其设置在抛物面镜(3)的聚焦线(32)中。
10.制造根据权利要求1至8之一的玻璃管的方法，该方法包括以下步骤: a)提供玻璃管；和 b)使所述红外光反射涂层附着到该玻璃管内表面上。
11.根据权利要求10的方法，其中借助于至少一种技术进行红外光反射涂层附着，该技术选自浸涂、喷涂和原子层沉积。
12.根据权利要求11的抛物面槽收集器(1000)在发电厂中用于将太阳能转化成为电能的用途。
【文档编号】F22B1/00GK103813994SQ201180073661
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2011年9月30日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】M.巴凯 申请人:西门子聚集太阳能有限公司