[發明專利]太陽平板集熱器的板芯及其集熱板選擇性吸收膜的鍍膜方法

有效

• 申請號: 200810018537.5
• 申請日: 2008-02-21
• 公開（公告）號: CN101240944A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 夏建業;郭廷瑋;楊紀忠;湯留庚
• 申請（專利權）人: 常州博士新能源科技有限公司
• 主分類號: F24J2/04
• 分類號: F24J2/04;F24J2/48;C23C14/35;C23C14/08;C23C14/02;C23C14/54
• 代理公司: 常州市天龍專利事務所有限公司
• 代理人: 夏海初

技術領域

本發明涉及一種太陽平板集熱器的板芯及其集熱板選擇性吸收膜的鍍膜方法，屬于太陽能熱交換設備技術。

背景技術

本發明所稱選擇性吸收膜，是指能夠有效選擇吸收太陽入射能，而其本身的熱輻射小的Ti?N_xO_y氮氧化鈦選擇性吸收膜。

已有技術的太陽平板集熱器的板芯集熱板，大多采用TxT涂料作為其吸收膜，其吸收率最高可達92％，但其發射率卻高達30～40％。也有采用化學鍍鉻工藝鍍布吸收膜，但因其工藝過程污染環境，而已經停止采用。鋁/氮鋁鍍膜，雖已多年成功應用于真空太陽集熱器，但研究表明，這種鍍膜不能在300℃以上高溫條件下長期使用，也不能在非真空高溫條件下長期使用。且所述已有技術的板芯，因其結構不甚合理，而直接影響太陽平板集熱器的集熱效果。

中國專利公開號CN?88101654A，公開了一種氮氧化鈦鍍膜。它是用來使陽光中可見光通過，而反射紅外和遠紅外光。這種鍍膜主要用在熱反射玻璃或陽光控制玻璃上。

已有技術也有用氮氧化鈦作為電子線路板的鍍膜，但其目的在于阻止銅的擴散。

科學實驗證明，波長＜30nm的太陽能輻射，幾乎全部被臭氧吸收，波長＞250nm的太陽能輻射，大部分被H₂O和CO₂所吸收。而能夠有效吸收波長在30～250nm范圍內太陽能輻射的，用于太陽平板集熱器板芯集熱板的高吸收低發射的氮氧化鈦選擇性吸收膜及其鍍膜方法，至今未見有報道。

發明內容

本發明旨在提供一種高吸收低發射的太陽平板集熱器的板芯及其集熱板選擇性吸收膜的鍍膜方法，以有效提高太陽平板集熱器的集熱效果。

本發明實現其目的的構想是，對已有板芯的結構進行改進，以進一步提高集熱板的集熱效果；且同時提供一種能夠有效選擇吸收波長在30～250nm范圍內太陽能輻射的選擇性吸收膜以及采取磁控濺射方式實施所述選擇性吸收膜的鍍膜方法，替代已有技術的吸收膜，且有效保證鍍膜質量，以進一步提高其吸收率和降低其發射率，使集熱板的吸收率由已有技術的92％以下提升到92％以上，從而進一步提高太陽平板集熱器的集熱效果。

有鑒于上述構想，本發明太陽平板集熱器的板芯的技術方案是：

一種太陽平板集熱器的板芯，由銅箔集熱板與布設在集熱板反面的銅質流體介質管焊接組成，在集熱板的正面鍍布有吸收膜，其創新點在于，所述吸收膜，是能夠有效選擇吸收太陽入射能而其熱輻射小的Ti?N_xO_y氮氧化鈦選擇性吸收膜。以有效吸收波長在30～250nm范圍內的且其吸收率≥92％的太陽光輻射能。

本發明優選的所述選擇性吸收膜，是Ti?N_0.70～1.0O_1.0～1.4氮氧化鈦選擇性吸收膜，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。本發明并不排除所述Ti，N，O分子重量比之外的Ti?N_xO_y氮氧化鈦選擇性吸收膜。這是因為它的吸收率均可≥92％。

本發明特別優選的所述選擇性吸收膜，是Ti?N_0.88O_1.32氮氧化鈦選擇性吸收膜。

本發明優選的所述選擇性吸收膜的厚度在90～100nm范圍內。

本發明還主張在所述選擇性吸收膜的表面，鍍布有用來減少發射率和使其表面陶瓷化的SiO₂保護膜。由于SiO₂保護膜的存在，可以進一步降低所述選擇性吸收膜的發射率，和提高所述選擇性吸收膜與銅箔的粘合牢度，以及耐高溫性和耐濕性，且便于對其表面進行清洗。

本發明優選的所述SiO₂保護膜的厚度在90～100nm范圍內。

本發明所述集熱板與流體介質管的焊接，可以是集熱板密合包覆在流體介質管表面的焊接，或者是集熱板與流體介質管條線接觸焊接。就其熱交換效果而言，所述包覆焊接明顯優于條線接觸焊接。而就制備工藝而言，由于所述集熱板的銅箔厚度比較薄，所推薦的厚度在0.2～0.3mm范圍內，且集熱板的長度和寬度一般為2000×200mm，因而銅箔包覆流體介質管的工藝相對要復雜一點。盡管如此，本發明還是推薦包覆焊接結構。而所述焊接，主張采用超聲波焊接。

上述技術方案得以實施后，本發明的板芯結構合理，熱交換效果好，尤其是由于采用所述選擇性吸收膜和加覆保護膜，其吸收率可達到或超過96％，發射率低于4％。與已有技術相比，本發明板芯具有突出的實質性特點和顯著進步。