[發明專利]集熱管

有效

• 申請號: 201080054986.0
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102639945A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 托馬斯·庫克爾科恩
• 申請（專利權）人: 肖特太陽能控股公司
• 主分類號: F24J2/05
• 分類號: F24J2/05;F24J2/07;F24J2/46
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 蔡石蒙;車文

技術領域

本發明涉及集熱管，該集熱管具體用于太陽能熱電站中的具有至少一個收集器反射鏡的太陽能收集器，該集熱管包括：用于傳導和加熱傳熱介質的金屬管；套管，該套管包圍金屬管，以便形成能夠抽空的環狀空間；第一容器，該第一容器設置在環狀空間中且被填充保護氣體，其中第一容器具有由封閉材料封閉的出口，該封閉材料在外部作用時釋放出口，以將保護氣體引入到環狀空間中，其中外部作用能夠由能夠被致動以釋放開口的打開單元施加；以及外部環和過渡元件，該外部環和過渡元件包圍金屬管以密封環狀空間。此外，本發明涉及將保護氣體引入到集熱管的環狀空間中的方法。

背景技術

太陽能收集器例如能夠配備有也稱為收集器反射鏡的拋物面反射鏡，并且被用在所謂的拋物面槽式發電站中。在已知的拋物面槽式發電站中，能夠通過從拋物面反射鏡反射并被聚焦到集熱管上的太陽輻射被加熱直至近400℃的導熱油被用作傳熱介質。被加熱的傳熱介質穿過金屬管傳導并且被引入到蒸發過程，熱能經由該蒸發過程被轉化成電能。

因此，集熱管通常由金屬管和套管組成，該金屬管具有輻射吸收層，套管由玻璃制成并包圍金屬管。由此形成的環狀空間的目的在于使金屬管的外部表面上的熱損失最小化并且因此增大能量產率。各個集熱管以長達最大近4m的長度被焊接在一起，并且形成為總長度最大達200m的太陽能場環路。例如，從DE?10231467B4已知該類型的集熱管。

隨著不斷老化，用作傳熱介質的導熱油釋放出游離氫，該游離氫溶解在導熱油中。所溶解的氫的量一方面取決于所使用的導熱油和取決于油路的運行狀態，而在另一方面還取決于與導熱油接觸的水的量。具體地，由于熱交換器中的泄露，頻繁發生與水接觸。由于釋放的氫滲透過金屬管，使得釋放的氫到達抽空的環狀空間，滲透率也隨金屬管的工作溫度增加而增加。因此，環狀空間的壓力也增大，由此增大穿過環狀空間的熱傳導，這又導致熱損失以及集熱管或太陽能收集器的低效率。

至少為了降低環狀空間中的壓力增加并且因此延長集熱管的使用壽命，能夠通過吸氣材料約束已進入到環狀空間中的氫。然而，吸氣材料的吸收能力是有限的。在達到最大負荷能力后，環狀空間中的壓力增大，直到與已從導熱油到達環狀空間的游離氫的局部壓力平衡為止。由于氫，增大了環狀空間中的熱傳導，且對太陽能收集器的效率產生上述不利結果。

例如，從WO?2004/063640A1已知在環狀空間中設有吸氣材料的集熱管。在本文所述的裝置中，吸氣材料被提供在吸氣劑棒中，吸氣劑棒直接受到反射的太陽輻射作用并且由此被加熱。由于吸氣劑棒在抽空的環狀空間中近似與金屬管和套管熱分離，因此棒的溫度以及由此吸氣材料的溫度大幅度波動，因此吸氣材料的吸收能力也波動，使得在環狀空間中發生不希望的不規則壓力比。

從DE?102005057276B3中已知一種集熱管，其中當吸氣材料的性能耗盡時，將惰性氣體引入到環狀空間中。許多惰性氣體具有小的導熱率，因此能夠降低通過環狀空間的熱傳導，而不受游離氫存在的影響；因此，當與抽空的金屬管比較時，被引入惰性氣體的太陽能收集器的效率僅減小了約1%。DE?102005057276中描述的惰性氣體容器的實施例基本上只具有理論上的特性，這是因為它們僅能夠通過技術上非常復雜的方式生產且因此幾乎不可能轉換為實際應用。具體地說，這一步驟并未包含關于能夠如何構造和設置惰性氣體容器的可實現的指引；因此，上述實施例簡單得在任何給定的時間點處公開。此外，也沒有吸氣材料在環狀空間中相對于惰性氣體容器的布置方面的信息。

發明內容

本發明的目的因此是進一步發展現有技術中已知的集熱管，使得它們的制造能夠更為簡單，而不限制它們功能，具體地不減少它們的使用壽命。此外，將能夠以簡單方式將惰性氣體引入到環狀空間中。

上述目的通過第一容器在環狀空間中借助于保持裝置被固定到位來實現，該保持裝置設置在過渡元件上。

這里，外部作用可理解為：該外部作用發生在集熱管外部或至少環狀空間和金屬管外部，而不是通過集熱管的操作產生的。該外部作用例如可以是機械作用。保持裝置的布置優選地選擇為使得通過該保持裝置傳遞該外部作用。

打開單元能夠設置成按鈕形式，其經由保持裝置與出口活動地連接。如果按鈕被致動，例如由太陽能收集器的維修人員致動按鈕，則出口被打碎并且被釋放，從而使保護氣體被引入到環狀空間中。