具有反射体的管式集热器及其制造方法 技术领域 本发明涉及一种管式集热器，它具有一些连接到集热箱中的载有导热流体的集热管和一个配备给所述集热管的反射体，其反射表面将入射的太阳光线反射到所述的集热管上。
背景技术 在现有的上述类型的管式集热器中，反射体通常由具有既定轮廓的形状稳定的金属板构成，既定轮廓用于将入射光线聚焦到集热管上。反射体的表面必须满足光学要求，换言之，入射的太阳光线必须尽可能地全部得到反射。必须精心制作反射表面才能达到这种反射要求。通常情况下，一个管式集热器的反射体由多片金属板构成。每片金属板只与一根唯一的集热管相对应构成反射体。各金属板在其接缝处相互重叠，以便构成管式集热器的一个完整的反射表面。通过一种定型制造方式虽然可以减少反射表面的生产成本，特别是在生产具有不同集热管数量即不同宽度的集热器的时候，却要斥资于精确确定反射表面的曲线弧度以便将太阳光线准确聚焦到集热管上，以及保证反射表面的优良的光学特性。
发明内容 本发明解决了上面提到的技术问题，提出了一种管式集热器，它可以以简单的方式进行制造。此外还提出一种制造管式集热器的反射体的制造方法，该方法的实施过程比现有技术的已知方法更为简便，成本更为低廉。
根据本发明，提出一种管式集热器，它具有一些连接到集热箱中的载有导热流体的集热管和一个配备给所述集热管的反射体，其反射表面将入射的太阳光线反射到所述的集热管上，其特征在于，反射表面由一层箔片构成，箔片由一个设有反射体既定轮廓的基底结构以形状稳定的方式支承着，所述基底结构由一种纤维加强的塑料板构成，所述纤维加强的塑料板由注射到箔片上的浸透的纤维构成。
根据本发明，还提出一种用于制造管式集热器的反射体的方法，其特征在于，将一层构成反射体的反射面的箔片放置到一个具有波形既定轮廓的模具表面上；将一种延时硬化的可流动物质涂布到箔片背离反射面的背面上；并且在物质硬化后将构件脱模，其中，使用一种可膨胀的物质并且在注入所述物质以后将包围模具表面的模具封闭。
在本发明的管式集热器中，基底结构只须满足形状要求，即设计成保证太阳光被聚焦到集热管上。生产基底结构的过程中不必讲究基底结构的光学质量。由箔片构成的反射表面可以将射到其表面的太阳光线反射到集热管上。在本发明的管式集热器中，通过不同的结构件来满足有关形状和表面特性方面的要求，由此简化了管式集热器的制造。
本发明的管式集热器的箔片最好由一种箔片复合体构成，该箔片复合体在构成反射体表面的上层上至少具有一层透光的、耐受不同天气变化的箔片材料，例如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylenterephthalat)、聚碳酸酯、聚乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)。在这种透光耐受天气情况的箔片层上，即在其背向接受太阳照射的表面的背面上，最好通过溅射或气相沉积涂布一层反射层。反射层例如由铝或银构成。该反射层还可以借助所谓的电晕放电法(Corona-Verfahren)进行涂布，在这种情况下，可以在正常的大气压下将一个表面涂层涂布到透光的耐受天气情况的箔片上。
考虑到形状稳定的基底结构的简便化生产，有利的方式是，该基底结构最好由一种延时硬化的塑料泡沫构成。这种塑料泡沫可以涂布到一个预先给出反射体既定轮廓的模具表面上。塑料泡沫脱模之后，复杂的反射体既定轮廓就成型了。反射体既定轮廓的这种成型最好在将反射箔片放到模具上以后进行。在这种方法中，可以省去一个分离装置。分离功能由置入的箔片实现。此外，反射表面，也就是箔片在形成形状稳定的基底结构时与其连接在一起。在本发明的这种优选的进一步发展中，还可以省去一个将箔片粘贴到基底结构上的单独的步骤。
适当的泡沫可以由聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)或者聚苯乙烯(PS)构成。出于对保护环境的考虑，也可以采用以橡胶为基本构成物质的泡沫，例如EPDM。为了提高箔片的粘附性能，可以对背离其反射表面的背面进行电晕放电法(Corona-Verfahren)处理，以提高其表面的粗糙度。
在本发明管式集热器的另一种优选结构中，基底结构由一种纤维加强(特别是大麻纤维)的塑料板构成。这种纤维加强的塑料板在反射箔片已铺设到既定轮廓的模具上之后进行成型。纤维粘合片还可以由一种预浸胶体构成，该预浸胶体例如在一个封闭的模具中在凸模与凹模之间被成型成一个具有反射表面的既定轮廓的构件或部件。或者，这种纤维粘合片还可以通过将纤维喷涂到背离箔片反射面的背面上面形成。这些纤维可以在浸透状态下被喷涂到箔片上。还可以在喷涂纤维过程中或在喷涂纤维之后将塑料材料或一种延时硬化的塑料组分涂敷到箔片的背面上。还可以在构成反射面的箔片成型以后，将纤维喷涂到所述背面上。在这种情况下，最好以负压将箔片压靠在一个有既定轮廓的模具表面上。
在另一种结构形式中，所述形状稳定的基底结构由一种拉伸的塑料件构成，同样在这种结构形式中，所述塑料件最好在成型之前首先被覆盖上所述反射箔片。适应于这种由拉伸塑料件构成的基底结构的材料例如可以是聚苯乙烯或者ABS-聚合物。
为了延长管式集热器的使用寿命，优选的方式是，使用UV-稳定的箔片，考虑到光学特性，有利的方式是，可以通过对箔片进行气相沉积或溅射处理而形成反射表面。考虑到尽可能延长管式集热器的寿命，有利的是，箔片由一种部分结晶的塑料，特别是聚乙烯(PE)构成。另外所述箔片还可以由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)构成。
反射体和形状稳定的基底结构最好被圈设在一个框架里。特别是在由发泡塑料延时硬化构成基底结构的情况下，通过该框架，可以确保基底结构具有足够的刚度。此外，在框架型材的外侧还成型有一些切口，这些切口可以容纳用于将集热器组件连接到屋顶表面上的密封片。外圈的框架最好由塑料或者铝材构成，可以对管式集热器的重要的结构件起到固定作用。这样，可以将所述集热器固定在框架的一个侧面上，而在与该第一侧面相对置的第二侧面上，则可以设置一些支架，用于支承集热管的自由端。框架在其内侧最好具有一个凹槽，用来嵌装一个密封件或箔片的端部。
框架最好在发泡过程中与由发泡的延时硬化塑料构成的基底结构连成一体，在此就可以省去一个将基底结构与框架连接起来的单独的步骤。
根据本发明，为了实现上述过程，提出一种生产管式集热器的反射装置的方法：首先将构成管式集热器反射面的箔片覆盖到一个波形既定轮廓的模具表面上。所述模具与反射体表面的既定轮廓一致。然后，在背离反射面的箔片的背面上涂布延时硬化的可流动物质。这种物质在自身重力的作用下即可将模具的波形自动填平。物质硬化后即形成一个与箔片背面粘合在一起的形状稳定的基底结构。在本发明的方法中，最好使用一个型箱，该型箱将模具表面沿四周包围起来，并且延时硬化物质被注入其中。型箱的高度取决于形状稳定的基底结构的所需刚度，即延时硬化的可流动物质填充高度。
在本发明方法的一种优选进展中，使用了一种膨胀物质，该物质被注入到一个包围了所述模具表面的模具中。模具在注入膨胀物质后被封闭。物质膨胀时首先将模具填满，然后继续膨胀形成内部压力。通过增加内压，可以将箔片紧密地压靠在模具的表面的轮廓上。箔片因此将具有与模具完全相同的表面轮廓。在既定轮廓的模具表面的适当位置上最好设一些通气孔，以防止有气体被封闭在模具表面和箔片之间。
同样，为了尽可能精确地塑造模具表面的轮廓，根据本发明的一种优选进展，对已被压嵌在模具表面上的箔片的边缘区域进行加热，并将其压靠到模具表面上。箔片被加热到一个可以使箱中产生塑料变形的温度。塑性变形之后箔片可进行强制冷却或自然冷却，此后才注入成型物质。箔片在注入成型物质之前至少在边缘区域平靠在具有既定轮廓的模具表面上。
箔片的塑性变形最好至少在两个边缘上进行，其两边缘与集热管基本呈直角延伸。具有既定轮廓的模具表面的波形与集热管的纵伸方向平行并且彼此间平行地延伸。如果箔片在纵向发生塑性变形并贴靠在模具表面上，即可形成一个在模具表面上具有模具表面的所有波谷的箔片结构。以此为在注入成型物质以后使箔片轮廓一致地平靠在模具表面上创造了良好的先决条件。考虑到这种情况，优选的方式是，至少在局部通过抽吸的方式使箔片贴靠在具有既定轮廓的模具表面上。
还要指出的是，还有可能在成品上看到抽吸孔，根据本发明的一种优选的进展，建议在相邻的、设计成凸出来的波形轮廓的交点处抽吸所述箔片。在这些以平行于反射表面上的集热管的直线形式显示的交点上，入射光线的散射在集热器的效率方面并没有导致重大的损失。
箔片发生塑性变形并且压靠在模具表面上的边缘区域有时会有起皱，因此，根据本发明方法的一种优选的进展，为了形成尽可能无缺陷的反射表面，优选的方式是，在反射体脱模以后，将加热过的边缘区域的至少一部分分离下来。
在最后一种优选的实施形式中，在模具中使用了一种或多种型材，这些型材构成了包围反射体的一个框架。此后，将所述箔片放置到模具中，确切地说是将箔片的边缘区域至少局部地放置到设置在型材上的凹槽中。随后将延时硬化物质涂布到所述箔片上。包括在型材凹槽内的延时硬化物质硬化。由硬化物质所构成的反射体的基底结构相应向外延伸直到型材的凹槽中，并且至少以形锁合、必要时力锁合的形式将所述基底结构和反射箔片一起与框架型材连接起来。该框架可以作为本身封闭的框架用于模具中。也可以例如仅将相应的框架部分用于模具中，随后与箔片和硬化物质连接，此后才与其他的框架型材连接以将框架配齐成一个本身封闭的框架。
下面将借助结合附图的两个实施例对本发明进行详细阐述。其中：
图1a至1d是用于制造管式集热器的反射体的第一实施例，和
图2是相对于图1a至1d所示实施例的变化形式。
图1a显示了一个带既定轮廓的模具表面2的模具1。该模具表面2具有多个凸出的波形3，其中，相同的半波形3a、3b相对于对称轴线A镜像对称。在半波形3a、3b的交点处以及在各个波形3的交点处有一些抽吸通道4，这些抽吸通道4通过一些没有在此示出的抽吸孔通到模具表面2。所述抽吸通道4以及波形3相互平行地从图示的平面延伸出来。模具表面2的四周由一个模具1的框架5包围起来。
在图1b所示的步骤中，在模具表面2上铺上一层反射箔片6。箔片6的反射表面靠在模具表面2上。通过接通抽吸通道4，箔片6被吸入到在各波形3之间的或各半波形3a和3b之间的每一个波谷中。在该方法步骤结束时，所述的箔片6将贴合地靠在模具表面2的整个轮廓上。
此后将一种由聚氨酯构成的发泡物质7注入到模具1中。这种物质将模具表面的轮廓填满(参见图1c)。
然后在模具1上放置一个如图1d所示的盖板8。该盖板8将模具型腔密封。聚氨酯物质7发泡并且首先将整个模具型腔填满。在聚氨酯物质7的不断发泡过程中，模具型腔中的压力升高。所述箔片6由此被压靠到模具表面2上。在聚氨酯泡沫硬化以后，去掉由框架构成的结构件，也就是脱模。此后，对侧面的边缘区域进行分离，该边缘区域对一个完整的、各包围着一个集热管的反射体来说是不需要的。
由此得到一种反射体，其支承基底结构由硬化的聚氨酯物质构成。反射表面由箔片6构成。在管式集热器的装配过程中，在相邻的波形3的交点之间分别布置一个集热管。集热管在宽度方向上精确地位于半波形3a、3b的交点上。在装配集热器以前，可以对设计用于与框架5的侧壁相邻的结构件的侧面边缘进行分离。这样的边缘区域或是由于其几何形状而无益于将入射的太阳光线反射到集热管上或是由于制造误差而没有箔片6(参见图1c、1d)。
图2显示的是另一实施例，其中，在模具1的毗连边缘上，模具表面2有一个用于集热器框架型材P。该集热器框架型材P在其内侧具有一个凹槽9。该凹槽9的轮廓与模具表面2的走向是这样的，即，模具表面可以在没有凸起的情况下过渡到凹槽9的侧壁中。在制造反射体的过程中，箔片6的宽度是这样确定的，以致它可以延伸到凹槽9中。在随后用发泡塑料充填模具内腔时，泡沫也将凹槽9填满。反射体和集热器框架型材P将通过这种方式以形锁合和力锁合形式相互连接起来。通过在聚氨酯物质发泡过程中产生的压力，箔片6密封地靠在凹槽9的内表面上。这就避免了发泡物质直接与模具表面2进行接触。另一方面，在脱模之后，凹槽9也通过箔片6而被密封，这样可以使流到集热器表面的雨水不会到达集热器框架型材P与反射体之间。
在图2所示的实施例中，集热器框架型材P在其外侧具有一些向外敞开的固定切口10，在这些切口中可以嵌入一些用于在侧面或底面连接到相邻集热器的框架型材上可连接到屋顶表面上的金属板。在集热器框架型材P的底面上设置有一个固定槽11，通过该固定槽，随后可以将管式集热器固定到一个屋顶结构或类似结构上。
以这种方式制造的反射体，随后与管式集热器的其余部件相连接。在一个端面上连接一个集热箱，所述集热管以通常的方式通入到该集热箱中，并且通过太阳光线获得的能量在那里经热交换器排送给一种循环介质。在与该集热箱相对置的反射体端面上以通常的方式设置一些支架，这些支架分别夹持和支持着一个集热管的自由端区。如在通常管式集热器中那样，集热管具有一个吸收表面并且包括一些管路，这些管路载有一种导热流体。所述流体接收辐射热并且在集热箱区域内将热量排放给所述循环介质。
数字标记一览表
1 模具
2 模具表面
3 波形
4 抽吸通道
5 框架
6 箔片
7 发泡物质
8 盖板
9 凹槽
10 固定切口
11 固定槽
P 集热器框架型材