包括由绝缘材料制成的框架并用于菲涅尔聚光太阳能发电厂的太阳能接收器及其制造方法
包括由绝缘材料制成的框架并用于菲涅尔聚光太阳能发电厂的太阳能接收器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能接收器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]聚光太阳能发电(CSP)厂能够利用太阳辐射产生能量。太阳辐射被聚集在包含太阳能吸收器的太阳能接收器上，其中载热流体在太阳能吸收器中流动。因而，载热流体被加热并可在热力循环中充当热源。太阳辐射在太阳能吸收器上的聚集能够达到高温并由此实现了高的热力转换效率。
[0003]如专利US4069812，CN101706161和US2011/214668中所述，除太阳能吸收器外，太阳能接收器通常包含用于太阳能接收器的机械连接的实体结构，以及限制热损失和延长贮存的绝缘材料。
[0004]根据太阳辐射聚集在太阳能吸收器上的不同方式等其他特点，太阳能发电厂存在四个主要的类别。例如，聚光太阳能发电厂配有:抛物线槽型收集器、菲涅尔型线性集热器、中央太阳能塔型系统或移动聚焦抛物线型。
[0005]技术的发展的不同还在于传输载热流体的方法和执行热力转换的方法。例如所述发电厂可以使用蒸汽轮机、燃气轮机或斯特林发动机。
[0006]菲涅尔型太阳能发电厂包括设置在地面上的成排的反射镜，所述反射镜将入射辐射反射到太阳能接收器上。接收器的总长度从数百米到数千米不等。太阳能接收器通过金属结构被置于一定高度，该高度通常在7米到15米之间。
[0007]依照惯例并且如文献US2009/0056703和FR2458032中所述，如图1所示，菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器I包括:
[0008]-沿着反射镜的焦线设置的太阳能吸收器，载热流体在其中流动，
[0009]-防止从吸收器到外部的热损失的热绝缘体，
[0010]-支撑热绝缘体和作为接收器的机械支撑的刚性金属支撑结构，
[0011]-反射镜，称为次级反射镜，设置在吸收器的各侧面以降低光损失，
[0012]-可选的附加绝缘系统，设置在吸收器和地面上的反射镜之间，将吸收器与外部环境隔绝并从而限制因对流导致的损失，同时使太阳辐射流通过；例如该系统是由玻璃面板构成。
[0013]在专利FR2458032中，支撑结构是具有内部加固的圆柱形壳体。壳体厚度为2.8mm。其部分填充有热绝缘体，例如岩棉、玻璃泡沫或二氧化硅。
[0014]绝缘体可以是固体的，致密的，模制的，或机器加工的绝缘体，其使得通过沿固体热绝缘体设置的凹槽支撑太阳能吸收器。
[0015]在专利US2009/0056703中，太阳能吸收器由拱门、桥和梁形式的支撑结构所支撑。热绝缘体设置在这些不同结构元件之间。例如它可以是由玻璃纤维、卷曲泡沫或玻璃棉构成的。
[0016]这些太阳能接收器由大量的部件组成，因此需要相对长的装配时间。为了具有好的弯曲强度以及避免因其自身重量下垂，该支撑结构必须是坚固的和轻的，但是另一方面，它通常是相当高的，这增加了风力载荷，会导致接收器的横向运动并因而造成太阳能接收器变形，并且会在反射镜上产生相当大的阴影，降低聚光太阳能发电厂的性能。
【发明内容】
[0017]本发明的目的是改进现有技术的缺点，并特别地提出一种太阳能接收器，其结构紧凑、价格低廉、易于安装并且能够改善性能。
[0018]该目的倾向于由所附权利要求来实现。
【附图说明】
[0019]本发明的其它优点和特征通过下面特定实施例的描述将变得更加显而易见，特定实施例仅为非限定示例的目的且表示在附图中，其中:
[0020]图1为根据现有技术的太阳能吸收器的横截面示意图；
[0021]图2、4和5为根据不同特定实施例的太阳能接收器的横截面示意图；
[0022]图3和6为根据特定实施例的不同的制造步骤的太阳能接收器的三维立体示意图。
【具体实施方式】
[0023]如图2所示，用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器I包含:
[0024]-太阳能吸收器2，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，
[0025]-由第一绝缘材料制成的框架3，其构造限定出太阳能吸收器2的壳体槽4，
[0026]-太阳能吸收器2与框架3的连接系统，
[0027]-完全覆盖框架3外侧表面的保护膜5，以便其位于框架3和太阳能吸收器2之间。
[0028]例如载热流体可以是水。由于太阳辐射被集中在太阳能接收器I上，更特别地是在太阳能吸收器2上，载热流体被加热并可以作为热力循环的热源。通过反射镜将太阳辐射集中在太阳能吸收器2上。载热流体在循环装置中流动。该装置可以是管道或者导管，例如是圆柱形。根据另外一实施例，导管的截面可以是方形或者另外一种更复杂的形状。有利地，该装置在整个接收器的长度上为密闭的，以使得流体在流动中无任何材料损失，并且有利地，该装置由在流体流动时使热损失最小化的材料制成。
[0029]框架指的是机架，一种由弹性材料制成的刚性支架，设计为支撑元件。框架能够支撑其自身的重量和其所支撑单元的重量，即它不会因其自身的重量和其所支撑单元的重量而下垂。
[0030]框架3优选的由第一热绝缘和刚性材料制成。刚性指的是具有结构抗力功能的材料，即其断裂模量大于IMpa。断裂模量的测量依据标准NFEN993-6:1995中描述的方法。
[0031]刚性材料在只有其自身重量的作用下不会变形，或者几乎不变形，即该框架的初始形状的变形度不会超过5%，例如能够通过框架的下垂度来测量变形度。
[0032]框架3包含超过90%的至少一种断裂模量超过IMpa的绝缘材料。框架3能够支撑其自身重量、太阳能吸收器2的重量和保护膜5的重量。太阳能吸收器2悬挂在框架3上，并且保护膜5由框架3支撑。
[0033]优选地，该第一绝缘材料的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，更特别地，在2ppm/K?4ppm/K的范围内。有利地，框架3即使处在太阳辐射的聚焦不佳时也仅有微小的膨胀，也就是说，即使太阳辐射没有被集中在太阳能吸收器2上，而是集中在框架3上，后者也几乎不会膨胀。有利地，框架3可以承受高于500°C的温度，而其机械性能不会衰退。优选地，框架3的材料在高达500°C下的热导率小于0.2ff/m.K。
[0034]优选地，该第一热绝缘材料为耐火材料。
[0035]更优选地，该材料为锻造绝缘耐火材料。成形的绝缘耐火材料(标准NFEN1094-2:1998)指的是该锻造产品根据标准EN1094-4具有至少45%的总孔隙度。这样的孔隙度使得刚性材料能够获得好的热绝缘性能。
[0036]有利地，框架3由耐高温的耐火材料制成。高温指的是高于500°C的温度。例如，该材料可以由蛭石基底材料形成。例如，这种材料可以通过铸造或者挤压来获取。
[0037]优选地，该耐火材料具有由Ca0、Si02、Mg0、Na20、K20、Al203形成的基底。这些材料呈现低密度以便于具有很低的热导率和轻的重量，同时具有足够的强度。优选地，框架3由二氧化硅和钙形成的基底制成。
[0038]更优选地，框架3由硅酸钙制成，即由超过85%的CaO和S12组成。该框架可以含有低于1%的Al203、Fe203、Mg0、Na20和K20。特别是由丹麦公司Skamol提出的产品Skamotec225符合这些有利的性质。
[0039]有利地，硅酸钙具有低的密度或相对密度，使得太阳能接收器I的重量得以减轻同时能获得刚性的框架。优选地，其表观密度小于300kg/m3，并且更优选地，小于或等于250kg/m3o
[0040]有利地，硅酸钙基底材料可以通过挤压来生产，从而能够获得大长度的框架，例如大于5米。
[0041]优选地，由蛭石基底或硅酸钙基底形成的材料在300°C下的热导率在0.05W/m.K?0.15W/m.K的范围内。选择在300°C下热导率在0.05W/m.K?0.llW/m的范围内的硅酸钙基底材料，更优选地，选择在0.05ff/m.K?0.08ff/m的范围内的硅酸钙基底材料。由蛭石基底或硅酸钙基底制成的材料，除了它们的机械性能外，表现出与传统绝缘棉相当的优良的绝缘性能。
[0042]根据一个特定实施例，框架3包含由第一材料制成的单个元件。根据另一特定实施例，如图3所示，框架3包含由第一材料制成的多个叠加元件。例如，框架3包含由第一热绝缘材料制成的第一元件3a和由第一热绝缘材料制成的第二元件3b，所述第一元件和第二元件嵌入在保护膜5中。有利地，多个元件的使用使得可以使用标准砖尺寸。
[0043]由单个或多个由第一材料制成的元件组成的框架3，具有伸长的形状。伸长指的是，为了形成吸收元件的壳体槽4，框架3可以是截圆柱体形状，只要涉及到其横截面。该横截面可以具有任何合适的形状，该形状也可以是截六边形的横截面以形成吸收单元的壳体槽4。该凹槽使得 太阳辐射到达太阳能吸收器2。
[0044]优选地，框架3具有简单的几何结构，这有利于在装配时集成保护膜5，尤其是当保护膜5通过折叠成形时。
[0045]在一个特定的实施例中，由第一材料制成的单个元件或不同的元件嵌入已经成形的保护膜5。嵌入指的是保护膜5的形状与框架3的形状基本上互补。在框架3和保护膜5之间的空间非常小，框架3以固定的方式置于保护膜5中。保护膜5完全覆盖框架3的外表面。
[0046]框架3，由单个或多个由第一材料制成的元件组成，占据由保护膜5所限定的至少80%的体积，并且优选地，框架3占据由保护膜5所限定的至少90%的体积，以获得密闭和紧凑的结构。由框架3和保护膜5形成的该结构，几乎不可压缩，使得该结构具有良好的机械强度并能防止其在例如风力的存在下产生变形。
[0047]优选地，保护膜5由钢铁制成。有利地，钢铁具有优良的机械特性。例如，钢铁是铁素体型不锈钢，比如是AISI430-445族的钢铁，或者是奥氏体型不锈钢，比如是AISI 304或316族的钢铁。它还可以是弱合金化镀锌钢。弱合金指的是所附加的元素的质量不超过钢铁总质量的5%。如果接收器预定要在高温下(例如是550°C以上)使用，还可以采用Incomel 600型的镲合金。
[0048]优选地，保护膜5由折叠钢制成，其使得在大量的的框架3的模型上能够使用保护膜5。
[0049]保护膜5的厚度在0.1mm?2mm的范围内，并优选地在0.1mm?Imm的范围内，并且更优选地，保护膜5的厚度在0.4mm?6_的范围内，以便于促进保护膜5的成形，例如通过折叠。有利地，这样的厚度使得太阳能接收器I的重量得以减轻。根据优选的实施例，保护膜5具有足够的强度使其不会因自身重量下垂。根据另一实施例，保护膜5不具有足够的强度使其不会因自身重量下垂，即框架3支撑了保护膜5的重量并防止后者产生变形。
[0050]保护膜5的热膨胀系数在10ppm/K?20ppm/K的范围内，使其不会在集中的太阳辐射作用下产生明显的变形。
[0051]保护膜5被置于框架3和太阳能吸收器2之间。
[0052]有利地，当开始加热时，保护膜5使吸收器免受任何来自耐火材料的灰尘和任何挥发性物质向外散发的毒气。此外，它使框架3免受恶劣的天气状况。在太阳辐射聚焦较差的情况下，例如，如果部分辐射被集中在保护膜或太阳能吸收器2的一个部分上时，将保护膜5设置于太阳能吸收器2和框架之间还使得热量能更好地散发在太阳能吸收器2上。
[0053]由框架3和保护膜5组成的组件形成了三明治结构，框架3位于保护膜5的内壁之间。
[0054]保护膜5可由单个部件形成，例如它可由单片折叠钢形成。根据另一实施例，保护膜可分为两部分，一部分称为顶部部件5a，另一部分称为底部部件5b。这两部分被装配到一起，例如是通过焊接或通过其他任何合适的连接系统，比如螺钉、铆钉、螺纹铆钉等。
[0055]保护膜5，无论其为单个部件或多个部件，都完全覆盖框架3的外侧表面。框架3的外侧表面指的是，框架3包含两个基部和一个外侧表面，两个基部彼此相互平行或基本平行并对应框架3的两个最小表面，并且外侧表面对应框架3周围的最大表面。
[0056]框架3被保护膜5包围，当框架3发生破裂的时候，其使得破裂元件能够彼此固定并且框架能够保持在封闭和紧凑的结构中，从而保持组件的刚性并且延长太阳能接收器I的寿命。
[0057]太阳能吸收器2位于叫做“太阳能吸收器2的壳体槽4”的空间中。例如，框架3可以是U形或者Ω形，以形成放置太阳能吸收器2的开放腔。由第一绝缘材料制成的框架3构造成限定出太阳能吸收器2的壳体槽4。
[0058]槽指的是在元件中制成的长缺口。有利地，壳体槽4设置于框架3的整个长度上。壳体槽4由框架的底部和框架的两个侧壁划定。它包含位于框架底部和侧壁之间的全部体积，该体积对应开放腔的体积。
[0059]根据一特定实施例，如图2和图4所示，框架3包含两个彼此相面对的缺口，其被配置为容纳和固定太阳能吸收器2，即配置为形成太阳能吸收器2的连接系统。缺口指的是小的开孔。缺口在框架的侧壁中制成，缺口以这种方式设置，使插入在缺口中并因此被缺口固定的元件与框架的底部基本平行。
[0060]吸收器的重量由框架3来支撑，即保护膜5只会因吸收器的重量甚至其自身的重量而下垂。
[0061]根据另一实施例，如图3和图5所示，太阳能吸收器2被“带”型的连接系统6固定。“带”6包含例如线状或条状形式的元件，使得太阳能吸收器2被保持设置于壳体槽4中。例如，“带”型的连接系统6是通过焊接固定在保护膜5上，或者通过螺钉紧固的方式固定在保护膜5上和框架3上。有利地，其固定在保护膜5和框架3上以获得更好的固定。
[0062]根据另一实施例，该连接系统仅固定在保护膜5上，有利地，其使得具有不同膨胀系数的保护膜5和框架4能够相对于彼此局部地滑动。
[0063]根据一实施例，如图2至图6所示，太阳能接收器I包含玻璃面板7，太阳能吸收器2设置于保护膜5和该玻璃面板之间。
[0064]根据一特定实施例，如图2和图4所示，框架3包含两个彼此相面对的缺口，配置成固定玻璃面板7。有利地，设计用来固定玻璃面板7的缺口和设计用来固定太阳能吸收器2的缺口是平行的，以使太阳能吸收器2和玻璃面板7位于相互平行的平面。
[0065]保护膜5，具有与框架3互补的轮廓，还包含两个缺口以容纳玻璃面板。
[0066]根据另一特定实施例，如图3、图5和图6所示，玻璃面板7通过连接元件8固定在保护膜5上。有利地，该连接元件8被配置成在玻璃面板处制造空气湍流区来使后者冷却。
[0067]例如，玻璃面板7由硼硅酸盐制成。有利地，玻璃面板7具有优良的太阳辐射透过性并具有低热膨胀系数以抵抗大的温度梯度。光辐射在击中太阳能吸收器和加热载热流体之前穿过该玻璃面板。
[0068]在一个包含有玻璃面板的实施例中，壳体槽4由框架的底部、框架的两侧壁和玻璃面板7所划定。它包含位于框架的底部和侧壁与玻璃面板7的之间的全部体积。
[0069]根据一特定实施例，如图3，图5和图6所示，第二绝缘材料9位于由第一绝缘材料制成的框架和保护膜5之间。如果有多个由第一材料制成的元件3a和3b，第二绝缘材料9位于这些由第一材料制成的元件3a和3b与保护膜5之间。
[0070]该第二绝缘材料具有弹性。该弹性尤其符合标准ASTMC IlOlo根据一优选实施例，该绝缘材料为“挠弹性”，即能够以非弹性的方式变形并同时保持一定的弹性。有利地，该毯状物具有足够的弹性以使其能紧密的贴合单个或多个第一单元的轮廓。这样，框架3限定出接收器I的大致形状，并且第二绝缘材料通过吸收部分存在于框架3和保护膜5之间的尺寸差异促进了框架3与保护膜之间的关联。
[0071]有利地，第二绝缘材料9为薄膜形式。
[0072]第二绝缘材料9可以被压缩至初始厚度的80%，这使得可能存在于第一绝缘材料和保护膜5之间的任何空间都被填充。优选地，第二绝缘材料9紧密贴合在保护膜5的内表面。有利地，第二绝缘材料9被压缩至不超过其初始厚度的50%，以确保其在热绝缘方面的性能不会显著降低。
[0073]第二绝缘材料9的可压缩性便于框架3和保护膜5之间的装配。例如，它允许关于保护膜5和第一材料之间的更多的自由度。
[0074]第二绝缘材料9的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，以确保其不会因入射太阳能辐射的作用失去其机械性能，例如弹性。
[0075]优选地，第二绝缘材料9在500°C下的热导率低于0.15ff/m.K。
[0076]优选地，第二绝缘材料9由弹性材料组成。根据一优选的实施例，该弹性材料由矿物纤维毯形成，而不是通过烧结的方法获得。
[0077]优选地，该第二热绝缘材料为棉状或毯状。棉或毯等词语由标准NFEN1094-1:2008来定义。棉指的是可变直径和长度的纤维的非定向凝聚。毯指的是具有定义公称尺寸的针刺弹性垫。
[0078]优选地，第二绝缘材料具有由玻璃纤维或陶瓷形成的基底，例如该第二绝缘材料具有由二氧化硅(Si02)或氧化铝(Al2O3)形成的基底。它还可以包含添加元素，例如是选自？6203，1102或1%0等氧化物。该添加元素也可以是氢氧化铝。添加元素指的是第二材料含有这些元素的体积份数低于10%。有利地，这使得该材料具有更好的弹性以及获得更好的热绝缘。
[0079]第二绝缘材料9的厚度在2mm?15mm的范围内，并优选为8mm左右。
[0080]框架3，由一个或多个由第一材料制成的元件组成，并且第二材料元件至少占保护膜5限定的体积的95%。
[0081]太阳能接收器I还可以包含至少一个称为次级反射镜的反射镜，其设置方式为当反射镜的聚焦不佳时，可以将太阳辐射反射至太阳能吸收器2。例如，该次级反射镜设置于太阳能吸收器2的壳体槽4的侧壁上。[0082]该次级反射镜可以是铝镜，为沉积有一薄层铝的玻璃面板，所述铝层可能覆盖有陶瓷材料，或者该反射镜也可以是由配有干扰反射镜的玻璃面板制成的反射镜。
[0083]所挑选的用于构造太阳能接收器的形状是为便于其制造来选择的:金属片的折叠能力，具有标准砖尺寸的绝缘体的成形，平玻璃面板的使用等。
[0084]制造太阳能接收器I的方法包含如下连续步骤:
[0085]-提供由第一材料制成的框架3，该第一材料的断裂模量大于IMPa，
[0086]-将保护膜5完全覆盖于框架3的外侧表面，
[0087]-将吸收器2固定在由框架3和保护膜5形成的组件上，吸收器2包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，
[0088]例如，为装配包含具有顶部部件5a和底部部件5b的保护膜5的太阳接收器1，执行如下步骤:
[0089]-在保护膜5的顶部部件5a上沉积框架3，
[0090]-在框架3上沉积保护膜5的底部部件5b，
[0091]-通过任何合适的技术固定保护膜5的顶部部件5a和底部部件5b，例如用螺纹铆钉，通过点焊或通过凸耳的折叠，
[0092]-将太阳能吸收器2固定在由框架3和保护膜5构成的组件上，太阳能吸收器2包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，该组件由两个连接部分组成，例如具有带型的连接系统6。
[0093]通过焊接或螺钉紧固将“带”型的系统6固定在由框架3和保护膜5形成的组件上。可以使用若干个带型的系统6，例如每米一个，来改进太阳能吸收器2的连接和固定。有利地，这些连接系统使得金属外壳的折叠数减少了 30%。
[0094]绝缘部件10也可以放置于保护膜5的顶部部件5a和底部部件5b的接合处，以限制热传递。例如，这些部件可以由云母制成的垫子来形成。
[0095]对于菲涅尔型聚光太阳能发电厂，接收器被设计为悬挂于反射镜区域上。在装配后，太阳能接收器I可以放置在例如是绷索结构上。绷索结构使得太阳能接收器I被置于一定高度，例如是1m的高度。如图6所示，根据一特定实施例，太阳能接收器I通过放置在太阳能接收器I上的连接系统11保持在绷索结构上。
[0096]优选地，太阳能接收器I经由顶部安装在绷索结构上，即与太阳能吸收器2相反的一侧，以防止遮蔽太阳能吸收器2和反射镜区域。
[0097]根据一特定实施例，第二弹性热绝缘材料9被置于保护膜5和刚性第一热绝缘材料之间。
[0098]有利地，在被沉积在保护膜5的顶部部件5a之前，框架3被第二绝缘材料9覆盖。
[0099]如图3所示，如果第二绝缘材料9由一个部件组成，则环绕框架3安装。如果第二绝缘材料由两个部件组成，则环绕框架3的各侧面安装以覆盖框架3的外表面。有利地，使用连接系统以将由第二材料制成的两个部件彼此固定在一起。例如，该系统可以由使用一个或多个夹扣的装置来形成。
[0100]根据一优选的实施例，框架3包含嵌入保护膜5的由第一热绝缘材料制成的第一元件3a和由第一热绝缘材料制成的第二元件3b。保护膜5的厚度在0.1mm?Imm的范围内。
[0101]棉状或毯状的第二绝缘材料9，设置在保护膜5与由第一绝缘材料制成的第一元件3a和第二元件3b之间。
[0102]在装配框架3和保护膜5后，可以将玻璃面板安装在接收器上。
[0103]所提出的技术方案非常易于实施且需要使用最少量的金属材料。制造成本由此降低。因而能使用对使用条件(潮湿空气、可能在海上、高达500° C的温度)有抵抗性的不锈钢合金，这些使用条件会迅速降解无论是否镀锌的钢铁；由此改善太阳能接收器I的寿命O
【主权项】
1.用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器(I)包含: -太阳能吸收器(2)，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动； -由第一热绝缘材料制成的框架(3)，其构造限定出太阳能吸收器(2)的壳体槽(4)，所述第一热绝缘材料的断裂模量大于IMpa ； -吸收器⑵和框架⑶的连接系统； -完全覆盖框架⑶外侧表面的保护膜(5)，以便其位于框架(3)和太阳能吸收器(2)之间。
2.如权利要求1所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料为耐火材料。
3.如权利要求2所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料具有由硅和钙形成的基底，优选地由硅酸钙制成。
4.如权利要求1至3的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，优选地在2ppm/K?4ppm/K的范围内。
5.如权利要求1至4的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)占据由保护膜(5)所限定的空间的90%。
6.如权利要求1至5的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)由折叠钢制成。
7.如权利要求1至6的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)的厚度在0.1mm?Imm的范围内，优选地在0.4mm?0.6mm的范围内。
8.如权利要求1至7的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)的热膨胀系数在10ppm/K?20ppm/K的范围内。
9.如权利要求1至8的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)包含两个相互面对的缺口，配置成形成太阳能吸收器(2)的连接系统。
10.如权利要求1至9的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)包含两个相互面对的缺口，配置成固定玻璃面板(7)。
11.如权利要求1至9的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于其包含玻璃面板(7)，太阳能吸收器(2)设置于保护膜(5)和玻璃面板(7)之间，玻璃面板(7)通过连接元件(8)固定在保护膜(5)上，连接元件(8)配置成在玻璃面板(7)处制造空气湍流区。
12.如权利要求1至11的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于框架(3)包含嵌入保护膜(5)中的由第一热绝缘材料制成的第一元件(3a)和由第一热绝缘材料制成的第二元件(3b)。
13.如权利要求1至12的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于第二热绝缘材料(9)设置在由第一热绝缘材料制成的框架⑶和保护膜(5)之间。
14.如权利要求13所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)为棉状或越状。
15.如权利要求13或14所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)由玻璃纤维或陶瓷组成。
16.如权利要求13至15的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)的厚度在2mm?15mm的范围内。
17.如权利要求13至16的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内。
18.—种用于菲涅尔型聚光太阳能发电设备的太阳能接收器(I)的制造方法包含如下连续步骤: -提供由第一热绝缘材料制成的框架(3)，所述第一热绝缘材料的断裂模量大于IMPa， -将保护膜(5)完全覆盖于框架(3)的外侧表面， -将吸收器(2)固定在由框架(3)和保护膜(5)形成的组件上，吸收器(2)包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动。
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于框架(3)包含嵌入保护膜(5)中的由所述第一热绝缘材料制成的第一元件(3a)和由所述第一热绝缘材料制成的第二单元(3b) ο
20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于棉状或毯状的第二绝缘材料(9)设置于保护膜(5)与由所述第一绝缘材料制成的第一元件(3a)和第二元件(3b)之间。
21.如权利要求18至20的任一项所述的制造方法，其特征在于保护膜(5)的厚度在0.1mm?1_的范围内。
【专利摘要】本发明涉及用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器(1)包含：太阳能吸收器(2)，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动；由第一热绝缘材料制成的框架(3)，其构造限定出太阳能吸收器(2)的壳体槽(4)，该第一热绝缘材料的断裂模量大于1Mpa；吸收器(2)和框架(3)的连接系统；完全覆盖框架(3)外侧表面的保护膜(5)，以便其位于框架(3)和太阳能吸收器(2)之间。
【IPC分类】F24J2-07, F24J2-51
【公开号】CN104813115
【申请号】CN201380060738
【发明人】G.弗勒里, E.布雷吉尔德, J.西纳, R.库图里尔
【申请人】原子能和代替能源委员会
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月15日
【公告号】EP2923157A1, WO2014080091A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能接收器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]聚光太阳能发电(CSP)厂能够利用太阳辐射产生能量。太阳辐射被聚集在包含太阳能吸收器的太阳能接收器上，其中载热流体在太阳能吸收器中流动。因而，载热流体被加热并可在热力循环中充当热源。太阳辐射在太阳能吸收器上的聚集能够达到高温并由此实现了高的热力转换效率。
[0003]如专利US4069812，CN101706161和US2011/214668中所述，除太阳能吸收器外，太阳能接收器通常包含用于太阳能接收器的机械连接的实体结构，以及限制热损失和延长贮存的绝缘材料。
[0004]根据太阳辐射聚集在太阳能吸收器上的不同方式等其他特点，太阳能发电厂存在四个主要的类别。例如，聚光太阳能发电厂配有:抛物线槽型收集器、菲涅尔型线性集热器、中央太阳能塔型系统或移动聚焦抛物线型。
[0005]技术的发展的不同还在于传输载热流体的方法和执行热力转换的方法。例如所述发电厂可以使用蒸汽轮机、燃气轮机或斯特林发动机。
[0006]菲涅尔型太阳能发电厂包括设置在地面上的成排的反射镜，所述反射镜将入射辐射反射到太阳能接收器上。接收器的总长度从数百米到数千米不等。太阳能接收器通过金属结构被置于一定高度，该高度通常在7米到15米之间。
[0007]依照惯例并且如文献US2009/0056703和FR2458032中所述，如图1所示，菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器I包括:
[0008]-沿着反射镜的焦线设置的太阳能吸收器，载热流体在其中流动，
[0009]-防止从吸收器到外部的热损失的热绝缘体，
[0010]-支撑热绝缘体和作为接收器的机械支撑的刚性金属支撑结构，
[0011]-反射镜，称为次级反射镜，设置在吸收器的各侧面以降低光损失，
[0012]-可选的附加绝缘系统，设置在吸收器和地面上的反射镜之间，将吸收器与外部环境隔绝并从而限制因对流导致的损失，同时使太阳辐射流通过；例如该系统是由玻璃面板构成。
[0013]在专利FR2458032中，支撑结构是具有内部加固的圆柱形壳体。壳体厚度为2.8mm。其部分填充有热绝缘体，例如岩棉、玻璃泡沫或二氧化硅。
[0014]绝缘体可以是固体的，致密的，模制的，或机器加工的绝缘体，其使得通过沿固体热绝缘体设置的凹槽支撑太阳能吸收器。
[0015]在专利US2009/0056703中，太阳能吸收器由拱门、桥和梁形式的支撑结构所支撑。热绝缘体设置在这些不同结构元件之间。例如它可以是由玻璃纤维、卷曲泡沫或玻璃棉构成的。
[0016]这些太阳能接收器由大量的部件组成，因此需要相对长的装配时间。为了具有好的弯曲强度以及避免因其自身重量下垂，该支撑结构必须是坚固的和轻的，但是另一方面，它通常是相当高的，这增加了风力载荷，会导致接收器的横向运动并因而造成太阳能接收器变形，并且会在反射镜上产生相当大的阴影，降低聚光太阳能发电厂的性能。
【发明内容】
[0017]本发明的目的是改进现有技术的缺点，并特别地提出一种太阳能接收器，其结构紧凑、价格低廉、易于安装并且能够改善性能。
[0018]该目的倾向于由所附权利要求来实现。
【附图说明】
[0019]本发明的其它优点和特征通过下面特定实施例的描述将变得更加显而易见，特定实施例仅为非限定示例的目的且表示在附图中，其中:
[0020]图1为根据现有技术的太阳能吸收器的横截面示意图；
[0021]图2、4和5为根据不同特定实施例的太阳能接收器的横截面示意图；
[0022]图3和6为根据特定实施例的不同的制造步骤的太阳能接收器的三维立体示意图。
【具体实施方式】
[0023]如图2所示，用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器I包含:
[0024]-太阳能吸收器2，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，
[0025]-由第一绝缘材料制成的框架3，其构造限定出太阳能吸收器2的壳体槽4，
[0026]-太阳能吸收器2与框架3的连接系统，
[0027]-完全覆盖框架3外侧表面的保护膜5，以便其位于框架3和太阳能吸收器2之间。
[0028]例如载热流体可以是水。由于太阳辐射被集中在太阳能接收器I上，更特别地是在太阳能吸收器2上，载热流体被加热并可以作为热力循环的热源。通过反射镜将太阳辐射集中在太阳能吸收器2上。载热流体在循环装置中流动。该装置可以是管道或者导管，例如是圆柱形。根据另外一实施例，导管的截面可以是方形或者另外一种更复杂的形状。有利地，该装置在整个接收器的长度上为密闭的，以使得流体在流动中无任何材料损失，并且有利地，该装置由在流体流动时使热损失最小化的材料制成。
[0029]框架指的是机架，一种由弹性材料制成的刚性支架，设计为支撑元件。框架能够支撑其自身的重量和其所支撑单元的重量，即它不会因其自身的重量和其所支撑单元的重量而下垂。
[0030]框架3优选的由第一热绝缘和刚性材料制成。刚性指的是具有结构抗力功能的材料，即其断裂模量大于IMpa。断裂模量的测量依据标准NFEN993-6:1995中描述的方法。
[0031]刚性材料在只有其自身重量的作用下不会变形，或者几乎不变形，即该框架的初始形状的变形度不会超过5%，例如能够通过框架的下垂度来测量变形度。
[0032]框架3包含超过90%的至少一种断裂模量超过IMpa的绝缘材料。框架3能够支撑其自身重量、太阳能吸收器2的重量和保护膜5的重量。太阳能吸收器2悬挂在框架3上，并且保护膜5由框架3支撑。
[0033]优选地，该第一绝缘材料的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，更特别地，在2ppm/K?4ppm/K的范围内。有利地，框架3即使处在太阳辐射的聚焦不佳时也仅有微小的膨胀，也就是说，即使太阳辐射没有被集中在太阳能吸收器2上，而是集中在框架3上，后者也几乎不会膨胀。有利地，框架3可以承受高于500°C的温度，而其机械性能不会衰退。优选地，框架3的材料在高达500°C下的热导率小于0.2ff/m.K。
[0034]优选地，该第一热绝缘材料为耐火材料。
[0035]更优选地，该材料为锻造绝缘耐火材料。成形的绝缘耐火材料(标准NFEN1094-2:1998)指的是该锻造产品根据标准EN1094-4具有至少45%的总孔隙度。这样的孔隙度使得刚性材料能够获得好的热绝缘性能。
[0036]有利地，框架3由耐高温的耐火材料制成。高温指的是高于500°C的温度。例如，该材料可以由蛭石基底材料形成。例如，这种材料可以通过铸造或者挤压来获取。
[0037]优选地，该耐火材料具有由Ca0、Si02、Mg0、Na20、K20、Al203形成的基底。这些材料呈现低密度以便于具有很低的热导率和轻的重量，同时具有足够的强度。优选地，框架3由二氧化硅和钙形成的基底制成。
[0038]更优选地，框架3由硅酸钙制成，即由超过85%的CaO和S12组成。该框架可以含有低于1%的Al203、Fe203、Mg0、Na20和K20。特别是由丹麦公司Skamol提出的产品Skamotec225符合这些有利的性质。
[0039]有利地，硅酸钙具有低的密度或相对密度，使得太阳能接收器I的重量得以减轻同时能获得刚性的框架。优选地，其表观密度小于300kg/m3，并且更优选地，小于或等于250kg/m3o
[0040]有利地，硅酸钙基底材料可以通过挤压来生产，从而能够获得大长度的框架，例如大于5米。
[0041]优选地，由蛭石基底或硅酸钙基底形成的材料在300°C下的热导率在0.05W/m.K?0.15W/m.K的范围内。选择在300°C下热导率在0.05W/m.K?0.llW/m的范围内的硅酸钙基底材料，更优选地，选择在0.05ff/m.K?0.08ff/m的范围内的硅酸钙基底材料。由蛭石基底或硅酸钙基底制成的材料，除了它们的机械性能外，表现出与传统绝缘棉相当的优良的绝缘性能。
[0042]根据一个特定实施例，框架3包含由第一材料制成的单个元件。根据另一特定实施例，如图3所示，框架3包含由第一材料制成的多个叠加元件。例如，框架3包含由第一热绝缘材料制成的第一元件3a和由第一热绝缘材料制成的第二元件3b，所述第一元件和第二元件嵌入在保护膜5中。有利地，多个元件的使用使得可以使用标准砖尺寸。
[0043]由单个或多个由第一材料制成的元件组成的框架3，具有伸长的形状。伸长指的是，为了形成吸收元件的壳体槽4，框架3可以是截圆柱体形状，只要涉及到其横截面。该横截面可以具有任何合适的形状，该形状也可以是截六边形的横截面以形成吸收单元的壳体槽4。该凹槽使得 太阳辐射到达太阳能吸收器2。
[0044]优选地，框架3具有简单的几何结构，这有利于在装配时集成保护膜5，尤其是当保护膜5通过折叠成形时。
[0045]在一个特定的实施例中，由第一材料制成的单个元件或不同的元件嵌入已经成形的保护膜5。嵌入指的是保护膜5的形状与框架3的形状基本上互补。在框架3和保护膜5之间的空间非常小，框架3以固定的方式置于保护膜5中。保护膜5完全覆盖框架3的外表面。
[0046]框架3，由单个或多个由第一材料制成的元件组成，占据由保护膜5所限定的至少80%的体积，并且优选地，框架3占据由保护膜5所限定的至少90%的体积，以获得密闭和紧凑的结构。由框架3和保护膜5形成的该结构，几乎不可压缩，使得该结构具有良好的机械强度并能防止其在例如风力的存在下产生变形。
[0047]优选地，保护膜5由钢铁制成。有利地，钢铁具有优良的机械特性。例如，钢铁是铁素体型不锈钢，比如是AISI430-445族的钢铁，或者是奥氏体型不锈钢，比如是AISI 304或316族的钢铁。它还可以是弱合金化镀锌钢。弱合金指的是所附加的元素的质量不超过钢铁总质量的5%。如果接收器预定要在高温下(例如是550°C以上)使用，还可以采用Incomel 600型的镲合金。
[0048]优选地，保护膜5由折叠钢制成，其使得在大量的的框架3的模型上能够使用保护膜5。
[0049]保护膜5的厚度在0.1mm?2mm的范围内，并优选地在0.1mm?Imm的范围内，并且更优选地，保护膜5的厚度在0.4mm?6_的范围内，以便于促进保护膜5的成形，例如通过折叠。有利地，这样的厚度使得太阳能接收器I的重量得以减轻。根据优选的实施例，保护膜5具有足够的强度使其不会因自身重量下垂。根据另一实施例，保护膜5不具有足够的强度使其不会因自身重量下垂，即框架3支撑了保护膜5的重量并防止后者产生变形。
[0050]保护膜5的热膨胀系数在10ppm/K?20ppm/K的范围内，使其不会在集中的太阳辐射作用下产生明显的变形。
[0051]保护膜5被置于框架3和太阳能吸收器2之间。
[0052]有利地，当开始加热时，保护膜5使吸收器免受任何来自耐火材料的灰尘和任何挥发性物质向外散发的毒气。此外，它使框架3免受恶劣的天气状况。在太阳辐射聚焦较差的情况下，例如，如果部分辐射被集中在保护膜或太阳能吸收器2的一个部分上时，将保护膜5设置于太阳能吸收器2和框架之间还使得热量能更好地散发在太阳能吸收器2上。
[0053]由框架3和保护膜5组成的组件形成了三明治结构，框架3位于保护膜5的内壁之间。
[0054]保护膜5可由单个部件形成，例如它可由单片折叠钢形成。根据另一实施例，保护膜可分为两部分，一部分称为顶部部件5a，另一部分称为底部部件5b。这两部分被装配到一起，例如是通过焊接或通过其他任何合适的连接系统，比如螺钉、铆钉、螺纹铆钉等。
[0055]保护膜5，无论其为单个部件或多个部件，都完全覆盖框架3的外侧表面。框架3的外侧表面指的是，框架3包含两个基部和一个外侧表面，两个基部彼此相互平行或基本平行并对应框架3的两个最小表面，并且外侧表面对应框架3周围的最大表面。
[0056]框架3被保护膜5包围，当框架3发生破裂的时候，其使得破裂元件能够彼此固定并且框架能够保持在封闭和紧凑的结构中，从而保持组件的刚性并且延长太阳能接收器I的寿命。
[0057]太阳能吸收器2位于叫做“太阳能吸收器2的壳体槽4”的空间中。例如，框架3可以是U形或者Ω形，以形成放置太阳能吸收器2的开放腔。由第一绝缘材料制成的框架3构造成限定出太阳能吸收器2的壳体槽4。
[0058]槽指的是在元件中制成的长缺口。有利地，壳体槽4设置于框架3的整个长度上。壳体槽4由框架的底部和框架的两个侧壁划定。它包含位于框架底部和侧壁之间的全部体积，该体积对应开放腔的体积。
[0059]根据一特定实施例，如图2和图4所示，框架3包含两个彼此相面对的缺口，其被配置为容纳和固定太阳能吸收器2，即配置为形成太阳能吸收器2的连接系统。缺口指的是小的开孔。缺口在框架的侧壁中制成，缺口以这种方式设置，使插入在缺口中并因此被缺口固定的元件与框架的底部基本平行。
[0060]吸收器的重量由框架3来支撑，即保护膜5只会因吸收器的重量甚至其自身的重量而下垂。
[0061]根据另一实施例，如图3和图5所示，太阳能吸收器2被“带”型的连接系统6固定。“带”6包含例如线状或条状形式的元件，使得太阳能吸收器2被保持设置于壳体槽4中。例如，“带”型的连接系统6是通过焊接固定在保护膜5上，或者通过螺钉紧固的方式固定在保护膜5上和框架3上。有利地，其固定在保护膜5和框架3上以获得更好的固定。
[0062]根据另一实施例，该连接系统仅固定在保护膜5上，有利地，其使得具有不同膨胀系数的保护膜5和框架4能够相对于彼此局部地滑动。
[0063]根据一实施例，如图2至图6所示，太阳能接收器I包含玻璃面板7，太阳能吸收器2设置于保护膜5和该玻璃面板之间。
[0064]根据一特定实施例，如图2和图4所示，框架3包含两个彼此相面对的缺口，配置成固定玻璃面板7。有利地，设计用来固定玻璃面板7的缺口和设计用来固定太阳能吸收器2的缺口是平行的，以使太阳能吸收器2和玻璃面板7位于相互平行的平面。
[0065]保护膜5，具有与框架3互补的轮廓，还包含两个缺口以容纳玻璃面板。
[0066]根据另一特定实施例，如图3、图5和图6所示，玻璃面板7通过连接元件8固定在保护膜5上。有利地，该连接元件8被配置成在玻璃面板处制造空气湍流区来使后者冷却。
[0067]例如，玻璃面板7由硼硅酸盐制成。有利地，玻璃面板7具有优良的太阳辐射透过性并具有低热膨胀系数以抵抗大的温度梯度。光辐射在击中太阳能吸收器和加热载热流体之前穿过该玻璃面板。
[0068]在一个包含有玻璃面板的实施例中，壳体槽4由框架的底部、框架的两侧壁和玻璃面板7所划定。它包含位于框架的底部和侧壁与玻璃面板7的之间的全部体积。
[0069]根据一特定实施例，如图3，图5和图6所示，第二绝缘材料9位于由第一绝缘材料制成的框架和保护膜5之间。如果有多个由第一材料制成的元件3a和3b，第二绝缘材料9位于这些由第一材料制成的元件3a和3b与保护膜5之间。
[0070]该第二绝缘材料具有弹性。该弹性尤其符合标准ASTMC IlOlo根据一优选实施例，该绝缘材料为“挠弹性”，即能够以非弹性的方式变形并同时保持一定的弹性。有利地，该毯状物具有足够的弹性以使其能紧密的贴合单个或多个第一单元的轮廓。这样，框架3限定出接收器I的大致形状，并且第二绝缘材料通过吸收部分存在于框架3和保护膜5之间的尺寸差异促进了框架3与保护膜之间的关联。
[0071]有利地，第二绝缘材料9为薄膜形式。
[0072]第二绝缘材料9可以被压缩至初始厚度的80%，这使得可能存在于第一绝缘材料和保护膜5之间的任何空间都被填充。优选地，第二绝缘材料9紧密贴合在保护膜5的内表面。有利地，第二绝缘材料9被压缩至不超过其初始厚度的50%，以确保其在热绝缘方面的性能不会显著降低。
[0073]第二绝缘材料9的可压缩性便于框架3和保护膜5之间的装配。例如，它允许关于保护膜5和第一材料之间的更多的自由度。
[0074]第二绝缘材料9的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，以确保其不会因入射太阳能辐射的作用失去其机械性能，例如弹性。
[0075]优选地，第二绝缘材料9在500°C下的热导率低于0.15ff/m.K。
[0076]优选地，第二绝缘材料9由弹性材料组成。根据一优选的实施例，该弹性材料由矿物纤维毯形成，而不是通过烧结的方法获得。
[0077]优选地，该第二热绝缘材料为棉状或毯状。棉或毯等词语由标准NFEN1094-1:2008来定义。棉指的是可变直径和长度的纤维的非定向凝聚。毯指的是具有定义公称尺寸的针刺弹性垫。
[0078]优选地，第二绝缘材料具有由玻璃纤维或陶瓷形成的基底，例如该第二绝缘材料具有由二氧化硅(Si02)或氧化铝(Al2O3)形成的基底。它还可以包含添加元素，例如是选自？6203，1102或1%0等氧化物。该添加元素也可以是氢氧化铝。添加元素指的是第二材料含有这些元素的体积份数低于10%。有利地，这使得该材料具有更好的弹性以及获得更好的热绝缘。
[0079]第二绝缘材料9的厚度在2mm?15mm的范围内，并优选为8mm左右。
[0080]框架3，由一个或多个由第一材料制成的元件组成，并且第二材料元件至少占保护膜5限定的体积的95%。
[0081]太阳能接收器I还可以包含至少一个称为次级反射镜的反射镜，其设置方式为当反射镜的聚焦不佳时，可以将太阳辐射反射至太阳能吸收器2。例如，该次级反射镜设置于太阳能吸收器2的壳体槽4的侧壁上。[0082]该次级反射镜可以是铝镜，为沉积有一薄层铝的玻璃面板，所述铝层可能覆盖有陶瓷材料，或者该反射镜也可以是由配有干扰反射镜的玻璃面板制成的反射镜。
[0083]所挑选的用于构造太阳能接收器的形状是为便于其制造来选择的:金属片的折叠能力，具有标准砖尺寸的绝缘体的成形，平玻璃面板的使用等。
[0084]制造太阳能接收器I的方法包含如下连续步骤:
[0085]-提供由第一材料制成的框架3，该第一材料的断裂模量大于IMPa，
[0086]-将保护膜5完全覆盖于框架3的外侧表面，
[0087]-将吸收器2固定在由框架3和保护膜5形成的组件上，吸收器2包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，
[0088]例如，为装配包含具有顶部部件5a和底部部件5b的保护膜5的太阳接收器1，执行如下步骤:
[0089]-在保护膜5的顶部部件5a上沉积框架3，
[0090]-在框架3上沉积保护膜5的底部部件5b，
[0091]-通过任何合适的技术固定保护膜5的顶部部件5a和底部部件5b，例如用螺纹铆钉，通过点焊或通过凸耳的折叠，
[0092]-将太阳能吸收器2固定在由框架3和保护膜5构成的组件上，太阳能吸收器2包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动，该组件由两个连接部分组成，例如具有带型的连接系统6。
[0093]通过焊接或螺钉紧固将“带”型的系统6固定在由框架3和保护膜5形成的组件上。可以使用若干个带型的系统6，例如每米一个，来改进太阳能吸收器2的连接和固定。有利地，这些连接系统使得金属外壳的折叠数减少了 30%。
[0094]绝缘部件10也可以放置于保护膜5的顶部部件5a和底部部件5b的接合处，以限制热传递。例如，这些部件可以由云母制成的垫子来形成。
[0095]对于菲涅尔型聚光太阳能发电厂，接收器被设计为悬挂于反射镜区域上。在装配后，太阳能接收器I可以放置在例如是绷索结构上。绷索结构使得太阳能接收器I被置于一定高度，例如是1m的高度。如图6所示，根据一特定实施例，太阳能接收器I通过放置在太阳能接收器I上的连接系统11保持在绷索结构上。
[0096]优选地，太阳能接收器I经由顶部安装在绷索结构上，即与太阳能吸收器2相反的一侧，以防止遮蔽太阳能吸收器2和反射镜区域。
[0097]根据一特定实施例，第二弹性热绝缘材料9被置于保护膜5和刚性第一热绝缘材料之间。
[0098]有利地，在被沉积在保护膜5的顶部部件5a之前，框架3被第二绝缘材料9覆盖。
[0099]如图3所示，如果第二绝缘材料9由一个部件组成，则环绕框架3安装。如果第二绝缘材料由两个部件组成，则环绕框架3的各侧面安装以覆盖框架3的外表面。有利地，使用连接系统以将由第二材料制成的两个部件彼此固定在一起。例如，该系统可以由使用一个或多个夹扣的装置来形成。
[0100]根据一优选的实施例，框架3包含嵌入保护膜5的由第一热绝缘材料制成的第一元件3a和由第一热绝缘材料制成的第二元件3b。保护膜5的厚度在0.1mm?Imm的范围内。
[0101]棉状或毯状的第二绝缘材料9，设置在保护膜5与由第一绝缘材料制成的第一元件3a和第二元件3b之间。
[0102]在装配框架3和保护膜5后，可以将玻璃面板安装在接收器上。
[0103]所提出的技术方案非常易于实施且需要使用最少量的金属材料。制造成本由此降低。因而能使用对使用条件(潮湿空气、可能在海上、高达500° C的温度)有抵抗性的不锈钢合金，这些使用条件会迅速降解无论是否镀锌的钢铁；由此改善太阳能接收器I的寿命O
【主权项】
1.用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器(I)包含: -太阳能吸收器(2)，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动； -由第一热绝缘材料制成的框架(3)，其构造限定出太阳能吸收器(2)的壳体槽(4)，所述第一热绝缘材料的断裂模量大于IMpa ； -吸收器⑵和框架⑶的连接系统； -完全覆盖框架⑶外侧表面的保护膜(5)，以便其位于框架(3)和太阳能吸收器(2)之间。
2.如权利要求1所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料为耐火材料。
3.如权利要求2所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料具有由硅和钙形成的基底，优选地由硅酸钙制成。
4.如权利要求1至3的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第一热绝缘材料的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内，优选地在2ppm/K?4ppm/K的范围内。
5.如权利要求1至4的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)占据由保护膜(5)所限定的空间的90%。
6.如权利要求1至5的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)由折叠钢制成。
7.如权利要求1至6的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)的厚度在0.1mm?Imm的范围内，优选地在0.4mm?0.6mm的范围内。
8.如权利要求1至7的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述保护膜(5)的热膨胀系数在10ppm/K?20ppm/K的范围内。
9.如权利要求1至8的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)包含两个相互面对的缺口，配置成形成太阳能吸收器(2)的连接系统。
10.如权利要求1至9的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述框架(3)包含两个相互面对的缺口，配置成固定玻璃面板(7)。
11.如权利要求1至9的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于其包含玻璃面板(7)，太阳能吸收器(2)设置于保护膜(5)和玻璃面板(7)之间，玻璃面板(7)通过连接元件(8)固定在保护膜(5)上，连接元件(8)配置成在玻璃面板(7)处制造空气湍流区。
12.如权利要求1至11的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于框架(3)包含嵌入保护膜(5)中的由第一热绝缘材料制成的第一元件(3a)和由第一热绝缘材料制成的第二元件(3b)。
13.如权利要求1至12的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于第二热绝缘材料(9)设置在由第一热绝缘材料制成的框架⑶和保护膜(5)之间。
14.如权利要求13所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)为棉状或越状。
15.如权利要求13或14所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)由玻璃纤维或陶瓷组成。
16.如权利要求13至15的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)的厚度在2mm?15mm的范围内。
17.如权利要求13至16的任一项所述的太阳能接收器(I)，其特征在于所述第二热绝缘材料(9)的热膨胀系数在2ppm/K?12ppm/K的范围内。
18.—种用于菲涅尔型聚光太阳能发电设备的太阳能接收器(I)的制造方法包含如下连续步骤: -提供由第一热绝缘材料制成的框架(3)，所述第一热绝缘材料的断裂模量大于IMPa， -将保护膜(5)完全覆盖于框架(3)的外侧表面， -将吸收器(2)固定在由框架(3)和保护膜(5)形成的组件上，吸收器(2)包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动。
19.如权利要求18所述的制造方法，其特征在于框架(3)包含嵌入保护膜(5)中的由所述第一热绝缘材料制成的第一元件(3a)和由所述第一热绝缘材料制成的第二单元(3b) ο
20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于棉状或毯状的第二绝缘材料(9)设置于保护膜(5)与由所述第一绝缘材料制成的第一元件(3a)和第二元件(3b)之间。
21.如权利要求18至20的任一项所述的制造方法，其特征在于保护膜(5)的厚度在0.1mm?1_的范围内。
【专利摘要】本发明涉及用于菲涅尔型聚光太阳能发电厂的太阳能接收器(1)包含：太阳能吸收器(2)，其包含至少一个液体循环装置用于使载热流体在其中流动；由第一热绝缘材料制成的框架(3)，其构造限定出太阳能吸收器(2)的壳体槽(4)，该第一热绝缘材料的断裂模量大于1Mpa；吸收器(2)和框架(3)的连接系统；完全覆盖框架(3)外侧表面的保护膜(5)，以便其位于框架(3)和太阳能吸收器(2)之间。
【IPC分类】F24J2-07, F24J2-51
【公开号】CN104813115
【申请号】CN201380060738
【发明人】G.弗勒里, E.布雷吉尔德, J.西纳, R.库图里尔
【申请人】原子能和代替能源委员会
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年11月15日
【公告号】EP2923157A1, WO2014080091A1
最新回复(0)