[发明专利]一种外石英阵列太阳能光热转化器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能的热利用，将太阳能转化为热能的器件，涉及利用太阳能进行供暖、热水、烹饪、发电、制冷、干燥，特别是太阳能的中高温度的利用。

背景技术

太阳能成熟的应用技术为太阳能的低温热水利用，主要采用真空玻璃管技术将太阳能转化为热能，在此种技术上，有采用将热管插入到真空玻璃管内部将热量传递到外部获得太阳能的技术，以及在真空玻璃基础上进一步的完善而开发的各种器件，其中真空玻璃管中设置有真空层进行保温，在真空层的内部设置选择性涂层对太阳能进行吸收转化，虽然真空玻璃层很好的实现了保温，选择性涂层很好的实现了太阳能的转化，但是，其转化后的热能利用起来很不经济，如采用现有的方法将水直接流入到真空玻璃管内部直接进行换热，但到了冬季就无法使用，虽然采用热管技术在冬季实现了传热，但增加了成本、降低了热能的利用率，目前这种技术应用于低温的热水应用，而无法实现太阳能的中高温的应用，如太阳能热电的应用；

现有的对太阳能的中高温度利用的太阳灶，主要采用反射板对太阳光进行反射，将太阳能直接聚焦到一个灶具上，实现对太阳能的利用，此种技术很好的达到了太阳能的中高温收集，但其热能接受方式单一，仅是采用直接在其上面放置简单的灶具，而无法进行大规模的采集和利用；同时也无法实现对太阳能进行收集以便于夜间及阴雨天应用；

现有的技术太阳能中高温的发电技术，主要是采用塔式、槽式、及蝶式，槽式太阳能是已经商业化的太阳能光热转换器件，主要采用外不为玻璃管，内部为不锈钢金属管，内部抽真空，实现太阳能的采集；但是该种吸收器价格高，只有少数的企业可以掌握其生产技术；同时蝶式太阳能与塔式太阳能应用的主要技术难题也在于光热转化太阳能转换器件，特别是塔式太阳能，主要由于光热转换器需要在600-1500度的区间进行工作，由于高温所采用的金属器件无法长时稳定的工作，因而塔式的太阳能电站就无法长期的进行工作，因而需要对高温的太阳能光热转换器件改进。

石英玻璃的光学性能有其独到之处，它既可以透过紫外光谱，是所有透紫外材料最优者，又可透过可见光和近红外光谱。用户可以根据需要，从185-3500mu波段范围内任意选择所需品种。由于石英玻璃耐高温，热膨胀系数极小，化学热稳定性好，气泡、条纹、均匀性、双折射又可与一般光学玻璃媲美，所以它是在各种亚劣场合下工作具有高稳定度光学系统的必不可少的光学材料。石英玻璃的热膨胀系数小，为5.5×10^-7/℃，只有普通玻璃的1/12-1/20。部标准规定将试样的灼烧到1200℃后急速投到冷水中，反复三次以上不允许炸裂，石英玻璃加入适量钛元素后还可做成零膨胀系数的材料，由于石英器件的众多的优势，将石英器件应用于太阳能利用，特别是中高温的太阳能光热转化，将是解决中高温太阳能采集的可行的技术方法。

随着太阳能镜技术的发展，可以采用普通的光学镜或菲涅尔光学镜对太阳能进行收集，但是，有太阳能镜技术将太阳能进行收集后，将产生很高的热流密度，采用普通的传热材料进行转换将无法实现高热流密度的热能的传递，因此，需要一种新型的技术将太阳能进行热能的转换利用，特别是太阳能的中高温度的光热转换，来实现对太阳能的中高温的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于不同的温度的阵列的太阳能光热转化器，特别是实现太阳能的中高温的阵列光热转换器件，将石英器件应用于转化器中，使本发明的转化器适合于不同的温度的太阳能光热利用，特别是实现太阳能的中高温的光热转换器件，应用于槽式、塔式以及蝶式的太阳能光热转化器件，解决了现有转换器的稳定性差、成本高、结构复杂、适用范围小特别是难以在中高温中稳定的长时间的进行光热转换的问题。

本发明充分的利用石英器件的物理化学性能实现太阳能的采集，为太阳能的利用提供一种新的技术手段和方法。采用此种技术方法可以实现对太阳能的大规模的综合利用，利用各种热管技术以及流体换热技术将吸收后的热能进行利用，特别是采用热管技术对高热流密度的热量进行转换利用，从而实现了对太阳能的中高温度的利用。

具体发明内容如下：

一种外石英太阳能光热转化器，至少包括多个石英吸热器件组成一个阵列，每一个石英吸热器件至少包括一个石英器件、在石英器件内部设置有一个换热器件，在换热器件外表或石英器件内壁设置有太阳能涂层，将太阳能转换为热能，吸热器件将热能传递和/或交换到外部，实现太阳能的光热转化及热能最终的利用；充分的利用石英器件的物理化学性能实现太阳能的采集，将为太阳能的利用提供一种新的技术手段和方法。