[發明專利]包括不透明蓋的太陽能收集器

有效

• 申請號: 201480020811.6
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN105229390B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 杰弗里·D·普魯特斯曼;約翰·D·普魯特斯曼
• 申請（專利權）人: 桑普雷特公司
• 主分類號: F24S10/60
• 分類號: F24S10/60;F24S10/70;F24S70/20
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 張春媛,閻娬斌

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年4月12日(12/04/2013)提交的美國臨時申請序列號61/811,495的優先權和權益。

技術領域

本發明涉及太陽能收集器，更具體地涉及設計成將工作流體加熱到約25℃到180℃范圍內的溫度的太陽能熱收集器。

背景技術

自20世紀70年代以來平板太陽能收集器沒有發生根本變化。Gallagher的美國專利No.4,011,856(1977)教導了一種示例性設計，其基本代表了當今使用的大多數上釉平板太陽能收集器。這樣的太陽能收集器一般利用具有減少的氧化鐵含量的鋼化玻璃作為蓋板材料。該玻璃必須足夠薄以防止無支撐跨度的松垂。該玻璃還必須具有抗沖擊性，并且在強風區域中必須附接到具有能夠經受強風暴產生的動態氣壓的構架和緊固件的太陽能收集器組件上。結果，玻璃蓋板典型地為3.2或4毫米厚，相對應重量為約8和10kg/㎡。對玻璃的使用使得平板太陽能收集器難以處理并且裝運昂貴。同時，鋼化玻璃并不防破裂。盡管鋼化產生極佳的抗平面沖擊性，然而棱邊強度不佳。當橫向壓縮力(例如，由于在處理過程中太陽能收集器在其一側墜落產生的力)迫使鄰近的釉料構架螺釘的頭部或者長度裝上玻璃棱邊時，鋼化玻璃片會破碎。

半透明塑料(包括丙烯酸樹脂和聚碳酸酯)已經被作用太陽能收集器釉料，以嘗試降低重量和成本。不幸的是，由于經年累月暴露于紫外輻射和停滯溫度產生褪色和結構性退化，這些材料隨著時間的推移遭受透射率的顯著減小。當暴露于與強風暴相關的動態壓力時，塑料釉料材料還易于經歷不可接受程度的向外彎曲。

透明和半透明蓋板材料的另一問題是空氣傳播的灰塵和污點會積累在釉料表面上，這減小了太陽能透過率。在許多氣候下，降雨的頻率和強度不足以去除積累的灰塵和污點。另外，存在一個實際的現實——對于住房屋頂上和在大的商用陣列中的太陽能收集器的定期人工清理是一個問題。

典型的上釉平板太陽能收集器的側壁由四個細長、直的鋁擠制件形成，帶有45度的坡口端和從垂直臂部分向外延伸的各種擠制的附加件。四個側壁結合成90度角拐角，經常利用L形支架在每個拐角的內側處進行加強。螺釘、螺母或鉚釘將側壁緊固到L形加強支架上。這些銳利的拐角接縫具有兩個缺點。第一，太陽能收集器側壁隨著日常溫度變化而膨脹和收縮。隨著時間推移，不斷的膨脹和收縮會導致在拐角接縫處的小間隙。這個問題可由于上水平側壁和下水平側壁溫度上的差異而惡化，該溫度差異導致小但是很有影響的上和下水平側的縱向膨脹和收縮差異。即使具有最小的拐角間隙，由于太陽能收集器內部空氣和環境空氣之間的壓力差的驅策，進入太陽能收集器內部的充滿濕氣和微粒的空氣滲透也將不可避免地發生。濕氣和微粒的入侵最終結果是在釉料的上側形成骯臟的薄層，減小了太陽能透射率。所討論的拐角接縫幾乎沒有利用可能有助于防止隨著時間的推移濕氣入侵的彈性體材料進行密封。缺乏有效的拐角密封的部分原因是：密封每個拐角接縫的頂部和底部處的陡起的、平面的并且尖狀的表面相交部操作上是困難的。盡管拐角接縫可以被焊接，但是該辦法招致不可接受的勞動力成本并且與最常用的構架材料和表面處理不相適應，表面處理包括對鋁構架的陽極氧化表面處理。

在強風暴期間，太陽能收集器上的方角增加了蓋板上的動態壓力。屋頂礫石沖刷的對比測試顯示，相比于常規方角，空氣動力學拐角能夠使得損傷閾值風速加倍。壓力測量顯示，相比于方角，對于空氣動力學拐角，在屋頂拐角測試中，揚壓力減小高達75％。見Lin等，“Aerodynamic Devices for Mitigation of Wind Damage Risk”,4th International Conference on Advances in Wind and Structures,AWAS 08.Jeru,Korea,May 29-31,2008。