[发明专利]集热管

说明书

技术领域

本发明涉及集热管，该集热管具体用于太阳能热电站中的具有至少一个收集器反射镜的太阳能收集器，该集热管包括：用于传导和加热传热介质的金属管；套管，该套管包围金属管，以便形成能够抽空的环状空间；第一容器，该第一容器设置在环状空间中且被填充保护气体，其中第一容器具有由封闭材料封闭的出口，该封闭材料在外部作用时释放出口，以将保护气体引入到环状空间中，其中外部作用能够由能够被致动以释放开口的打开单元施加；以及外部环和过渡元件，该外部环和过渡元件包围金属管以密封环状空间。此外，本发明涉及将保护气体引入到集热管的环状空间中的方法。

背景技术

太阳能收集器例如能够配备有也称为收集器反射镜的抛物面反射镜，并且被用在所谓的抛物面槽式发电站中。在已知的抛物面槽式发电站中，能够通过从抛物面反射镜反射并被聚焦到集热管上的太阳辐射被加热直至近400℃的导热油被用作传热介质。被加热的传热介质穿过金属管传导并且被引入到蒸发过程，热能经由该蒸发过程被转化成电能。

因此，集热管通常由金属管和套管组成，该金属管具有辐射吸收层，套管由玻璃制成并包围金属管。由此形成的环状空间的目的在于使金属管的外部表面上的热损失最小化并且因此增大能量产率。各个集热管以长达最大近4m的长度被焊接在一起，并且形成为总长度最大达200m的太阳能场环路。例如，从DE 10231467B4已知该类型的集热管。

随着不断老化，用作传热介质的导热油释放出游离氢，该游离氢溶解在导热油中。所溶解的氢的量一方面取决于所使用的导热油和取决于油路的运行状态，而在另一方面还取决于与导热油接触的水的量。具体地，由于热交换器中的泄露，频繁发生与水接触。由于释放的氢渗透过金属管，使得释放的氢到达抽空的环状空间，渗透率也随金属管的工作温度增加而增加。因此，环状空间的压力也增大，由此增大穿过环状空间的热传导，这又导致热损失以及集热管或太阳能收集器的低效率。

至少为了降低环状空间中的压力增加并且因此延长集热管的使用寿命，能够通过吸气材料约束已进入到环状空间中的氢。然而，吸气材料的吸收能力是有限的。在达到最大负荷能力后，环状空间中的压力增大，直到与已从导热油到达环状空间的游离氢的局部压力平衡为止。由于氢，增大了环状空间中的热传导，且对太阳能收集器的效率产生上述不利结果。

例如，从WO 2004/063640A1已知在环状空间中设有吸气材料的集热管。在本文所述的装置中，吸气材料被提供在吸气剂棒中，吸气剂棒直接受到反射的太阳辐射作用并且由此被加热。由于吸气剂棒在抽空的环状空间中近似与金属管和套管热分离，因此棒的温度以及由此吸气材料的温度大幅度波动，因此吸气材料的吸收能力也波动，使得在环状空间中发生不希望的不规则压力比。

从DE 102005057276B3中已知一种集热管，其中当吸气材料的性能耗尽时，将惰性气体引入到环状空间中。许多惰性气体具有小的导热率，因此能够降低通过环状空间的热传导，而不受游离氢存在的影响；因此，当与抽空的金属管比较时，被引入惰性气体的太阳能收集器的效率仅减小了约1%。DE 102005057276中描述的惰性气体容器的实施例基本上只具有理论上的特性，这是因为它们仅能够通过技术上非常复杂的方式生产且因此几乎不可能转换为实际应用。具体地说，这一步骤并未包含关于能够如何构造和设置惰性气体容器的可实现的指引；因此，上述实施例简单得在任何给定的时间点处公开。此外，也没有吸气材料在环状空间中相对于惰性气体容器的布置方面的信息。

发明内容

本发明的目的因此是进一步发展现有技术中已知的集热管，使得它们的制造能够更为简单，而不限制它们功能，具体地不减少它们的使用寿命。此外，将能够以简单方式将惰性气体引入到环状空间中。

上述目的通过第一容器在环状空间中借助于保持装置被固定到位来实现，该保持装置设置在过渡元件上。

这里，外部作用可理解为：该外部作用发生在集热管外部或至少环状空间和金属管外部，而不是通过集热管的操作产生的。该外部作用例如可以是机械作用。保持装置的布置优选地选择为使得通过该保持装置传递该外部作用。

打开单元能够设置成按钮形式，其经由保持装置与出口活动地连接。如果按钮被致动，例如由太阳能收集器的维修人员致动按钮，则出口被打碎并且被释放，从而使保护气体被引入到环状空间中。