太阳能收集器的被动停滞控制制造技术

一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：提供太阳能吸收基板和第一层；提供布置于第一层与太阳能吸收基板之间的第二层；将致动器耦接至太阳能吸收基板；以及当太阳能收集器暴露于停滞温度时使致动器膨胀以在第一层与第二层之间形成间隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
对于家用和商用热水供暖以及空间加热，太阳能收集器可以是有效且节约成本的。聚合太阳能收集器通常由透明聚合物覆盖片材(例如，聚碳酸酯多壁片)、具有挤出成形的水通道的黑色聚合吸收器(例如，聚砜或聚苯醚共混多壁片)、绝热衬垫，以及水歧管和框架件构造而成。由于吸收器与前后两侧都绝热，可获得明显高于环境的温度。太阳能收集器通常设计成能产生与70摄氏度(℃)至80℃热的水。收集器暴露于太阳下有段时间，但水或其他传热流体不会流动通过吸收器，从而使得太阳能收集器过热。这些状态称为“停滞状态”。在这些停滞状态期间，超过130℃或者甚至140℃的吸收器温度是可能的。在停滞状态期间，可能超过塑料部件的热挠曲温度，从而导致不可逆的弯曲、超过设计极限的热膨胀、和/或会导致单元故障的其他热诱发效应。仅使用能够承受这样的温度的聚合物大大地增加了收集器的成本。因此，控制停滞温度是有效且节约成本的塑料太阳能收集器的一个重要因素。因此，需要在不需要昂贵的材料或精密控制的前提下，可帮助控制停滞温度的太阳能收集器，以提供有效且节约成本的聚合太阳能收集器，且使用期限大于20年。
技术实现思路
在多个实施方式中，公开了一种太阳能收集器及其使用方法。一种太阳能收集器，包括：太阳能吸收基板；第一层和第二层，在太阳能吸收基板的上方，第一层和第二层中的每一层都包括彼此面对的相应表面形态(feature，特征)并且限定界面，表面形态被构造为当彼此对准时跨界面传输选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量的，透射率大于或等于80％；以及致动器，耦接至太阳能吸收基板，与太阳能吸收基板热连通，致动器与第一层和第二层中的至少一个机械地耦接；其中，致动器被构造为从太阳能吸收基板接收热能并且移动第一层和第二层以将相应表面形态移出对准之外，且根据ISO 9060:1990测量的，透过第一层的透光率小于或等于10％。一种用于控制太阳能收集器中的停滞的方法，包括：提供太阳能吸收基板和第一层；提供布置于第一层与太阳能吸收基板之间的第二层；将致动器耦接至太阳能吸收基板；以及当太阳能收集器暴露于停滞温度时使致动器膨胀以在第一层与第二层之间形成间隙。以下更加具体地描述这些和其他特征和特性。附图说明以下是附图的简短描述，附图中相同元件编号相同，并且呈现附图是为了说明本文中公开的示例性实施方式的目的，而并非用于限制其的目的。图1是太阳能收集器的截面侧视图。图2是图1的太阳能收集器在停滞温度下的截面侧视图。图3是太阳能收集器在停滞温度下的截面侧视图。图4是具有滑轮系统的处于停滞温度下的太阳能收集器的截面侧视图。图5是太阳能收集器的部件之间的界面的多种几何构造的截面图。图6是包括中间层的太阳能集热器的截面侧视图。具体实施方式本文中公开了一种太阳能收集器，太阳能收集器包括光吸收器(本文中还称为“吸收器”和“太阳能吸收基板”)和多个层，该多个层当层接触时允许光透射并且当层分开时阻止光透射。通过阻止光透射，本文中描述的太阳能收集器可有利地降低光吸收器的温度并且可有助于防止停滞状态(stagnation condition)。可以通过各种方法进行层分离。例如，光吸收器和/或致动器可在停滞温度下膨胀。光吸收器和/或致动器的膨胀然后可将层机械地分离，从而将太阳能收集器内的温度降低至停滞温度以下。此外，通过利用光吸收器和/或致动器的热膨胀，可在不需要复杂组装、运动部件、或昂贵的控制系统的前提下获得简单且成本低的解决方案。例如，在升高的温度下可使机械气窗打开并且因此打开模块以释放热量，但这引入运动部件和控制系统，增大复杂度并增加成本，并且提供另外的故障机制。使用温度敏感型材料的一些理念可依赖于相分离工艺或突变相转变，例如通过使域和矩阵的折射率的温度相关性强烈地不同，和/或可依赖于它们的可见光学性能的改变以引起光的散射并减弱可到达太阳能吸收基板(例如，具有混溶性、液晶等的停滞温度的某些水凝胶和聚合物共混物)的光量。然而，由于它们涉及流动或涉及难以制作的部件以及昂贵的化学材料成分，因此这些系统中没有一个对于聚合太阳能收集器来说是实用的或节省成本的。本文中公开的太阳能收集器可包括多个层(例如，多层片材)和太阳能吸收基板(例如，光吸收层)，其中多个层可以位于太阳能吸收基板层的上方。当层接合在一起时，多个层可以是大体透明的(例如，具有大于或等于60％至80％的太阳辐射(300纳米(nm)与2500nm之间的λ)透
射率)，并且当层分离时为小于20％的透射率(即，不透明的)。太阳能吸收基板可以是黑色的，这意味着其不会具有任何透射。太阳能吸收基板可吸收入射光并且将能量传递至循环流体，诸如，空气、水、乙二醇等。太阳能吸收基板可由具有期望热稳定性和水解稳定性的任意材料制成。实例包括聚砜、改性的聚(亚苯基氧化物)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺、以及包括前述中至少一种的组合。多个层可包括由一种材料制成的层或者每层可包括具有相同的透光率和/或折射率(例如，+/-20％))的一种以上不同材料的材料。各种层可被设计成包括在多个层之间的界面处彼此互补的几何构造。例如，多个层在层之间的界面处可包括互补的薄片状的构造、三角形形状的构造、金字塔形形状的构造、柱形形状的构造、金字塔形形状的构造、立方形形状的构造、梯形形状的构造、正弦形形状的构造、锯齿形状的构造、abs(sin)(将正弦函数取绝对值的函数)形状的构造、圆形(cycloid，轮转线)形状的构造、纤维形状的构造、锯齿形状的构造、金字塔形状的构造，以及它们的组合。多个层处于或高于停滞温度的温度下与互补的几何构造结合进行分离可有助于入射光反射，这在停滞时间的期间可降低太阳能收集器经受的温度极限，从而致使太阳能收集器的其他部件出现故障(例如，弯曲、翘曲、热膨胀等)的可能性降低。因此，本文中公开的太阳能收集器可为太阳能收集器(即，面板)(例如，太阳能板)的各种其他部件提供保护，免受由于暴露于部件的热挠曲温度以上的温度而导致的故障或损坏。气隙可存在于多个层与太阳能吸收基板之间，且致动器形成于气隙中。致动器在暴露在处于或高于停滞条件的温度下时可膨胀以推动第一层远离第二层，从而在它们之间形成间隙。位于第一层与第二层之间的气隙可助于阻止入射光到达太阳能吸收基板，从而允许太阳能吸收基板返回至其预停滞温度。一旦已达到预停滞温度，致动器可收缩，再一次使第一层与第二层回到彼此接触。气隙在具有例如1.5的RI(折射率)的聚合材料
与具有1.0的RI的空气之间可形成折射率(RI)不匹配。气隙的厚度可至少与入射光的波长一样。气隙可以是0.01至5毫米(mm)。气隙可以是0.05mm至3mm。气隙可以是0.1mm至2.0mm。气隙可以是0.25mm至1.5mm。例如，太阳能收集器可包括太阳能吸收基板；太阳能吸收基板上方的第一层和第二层。第一层和第二层可包括彼此面对的相应表面形态并且可以限定界面。表面形态可被构造为当彼此对准时跨界面传输选择部分的太阳能。如根据ISO 9060:1990测量的，透射率可以大于或等于80％。太阳能收集器可以包括耦接至太阳能吸收基板的致动器，致动器与太阳能吸收基板热连通，其中致动器可与第一层和第二层中至少一个机械地耦接。致动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能收集器，包括：太阳能吸收基板；第一层和第二层，在所述太阳能吸收基板的上方，所述第一层和所述第二层中的每一层都包括彼此面对的相应的表面形态并且限定界面，所述表面形态被构造为当彼此对准时跨所述界面传输选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量，透光率大于或等于80％；以及致动器，耦接至所述太阳能吸收基板并与所述太阳能吸收基板热连通，所述致动器与所述第一层和所述第二层中的至少一个机械地耦接；其中，所述致动器被构造为从所述太阳能吸收基板接收热能并且移动所述第一层和所述第二层，以将相应的所述表面形态移动到对准之外，且根据ISO 9060:1990测量，透过所述第一层的透光率小于或等于10％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.17 US 61/954,2081.一种太阳能收集器，包括：太阳能吸收基板；第一层和第二层，在所述太阳能吸收基板的上方，所述第一层和所述第二层中的每一层都包括彼此面对的相应的表面形态并且限定界面，所述表面形态被构造为当彼此对准时跨所述界面传输选择部分的太阳能，根据ISO 9060:1990测量，透光率大于或等于80％；以及致动器，耦接至所述太阳能吸收基板并与所述太阳能吸收基板热连通，所述致动器与所述第一层和所述第二层中的至少一个机械地耦接；其中，所述致动器被构造为从所述太阳能吸收基板接收热能并且移动所述第一层和所述第二层，以将相应的所述表面形态移动到对准之外，且根据ISO 9060:1990测量，透过所述第一层的透光率小于或等于10％。2.根据权利要求1所述的太阳能收集器，其中，相应的所述表面形态包括所述第一层与所述第二层之间的所述界面处的互补的几何构造。3.根据权利要求1或2中任一项所述的太阳能收集器，其中，每个几何构造包括梯形、锯齿形、正弦形、薄片状、三角形、abs(sin)形状、摆线形状，以及金字塔形几何构造中的至少一种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能收集器，进一步包括位于所述第一层与所述第二层之间的中间层。5.根据权利要求4所述的太阳能收集器，其中，所述中间层包括透光率等于所述第一层的透光率的材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述致动器和所述太阳能吸收基板具有相同的热膨胀系数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述致动器的热膨胀系数大于所述太阳能吸收基板的热膨胀系数。8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能收集器，其中，根据ISO9060:1990测量，在停滞温度下，透过所述第一层和所述第二层的透光率小于或等于5％。9.根据权利要求1至8中任一项所述的太阳能收集器，其中，所述第一层和所述第二层包括选自聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-甲基丙烯酸甲酯)、聚(苯乙烯-共聚-丙烯腈)、聚(甲基丙烯酸甲酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯腈)，以及包括前述中至少一种的组合的聚合材料。10.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马塞尔·布龙纳，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL