平板太阳能集热器( 二 ) _生活百科

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平板太阳能集热器管板式吸热板管板式吸热板是将排管与平板以一定的结合方式连线构成吸热条带（如右图所示），然后再与上下集管焊接成平板太阳能集热器吸热板。这是目前国内外使用比较普遍的吸热板结构类型。⒉翼管式吸热板翼管式吸热板是利用模子挤压拉伸工艺製成金属管两侧连有翼片的吸热条带（如右图），然后再与上下集管焊接成吸热板。平板太阳能集热器吸热板材料一般採用铝合金。

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平板太阳能集热器翼管式吸热板翼管式吸热板的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻；耐压能力强，铝合金管可以承受较高的压力。翼管式吸热板的缺点：水质不易保证，铝合金会被腐蚀；材料用量大，工艺要求管壁和翼片都有较大的厚度；动态特性差，吸热板有较大的热容量。⒊蛇管式吸热板蛇管式吸热板是将金属管弯曲成蛇形（如右图），然后再与平板焊接构成吸热板。这种结构类型在国外使用较多。吸热板材料一般採用铜，焊接工艺可採用高频焊接或超声焊接。蛇管式吸热板优点：不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性；热效率高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐蚀；保证质量，整个生产过程实现机械化；耐压能力强，铜管可以承受较高的压力。

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平板太阳能集热器蛇管式吸热板蛇管式吸热板缺点：流动阻力大，流体通道不是并联而是串联；焊接难度大，焊缝不是直线而是曲线。⒋扁盒式吸热板扁盒式吸热板是将两块金属板分别模压成型，然后再焊接成一体构成吸热板，吸热板材料可採用不鏽钢、铝合金、镀锌钢等。通常，流体通道之间採用点焊工艺，平板太阳能集热器扁盒式吸热板四周採用滚焊工艺。平板太阳能集热器扁盒式吸热板优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻；不需要焊接集管，流体通道和集管採用一次模压成型。扁盒式吸热板缺点：焊接工艺难度大，容易出现焊接穿透或者焊接不牢的问题；耐压能力差，焊点不能承受较高的压力；动态特性差，流体通道的横截面大，吸热板有较大的热容量；有时水质不易保证，铝合金和镀锌钢都会被腐蚀。涂层为了使平板太阳能集热器吸热板可以最大限度地吸收太阳辐射能并将其转换成热能，在吸热板上应覆盖有深色的涂层，这称为太阳能吸收涂层。吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。因为太阳辐射的波长主要集中在0.3~2.5μm的範围内，而吸热板的热辐射则主要集中在2~20μm的波长範围内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要採用选择性涂料。选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多採用磁控溅射的方法製作选择性涂层，可达到吸收率0.93～0.95，发射率0.12~0.04，大大提高了产品热性能。吸收涂层可分为两大类：⑴非选择性吸收涂层和选择性吸收涂层。⑵非选择性吸收涂层是指其光学特性与辐射波长无关的吸收涂层；选择性吸收涂层则是指其光学特性随辐射波长不同有显着变化的吸收涂层。一般而言，要单纯达到高的太阳吸收比并不十分困难，难的是要在保持高的太阳吸收比的同时又达到低的发射率。对于选择性吸收涂层来说，随着太阳吸收比的提高，往往发射率也随之升高；对于通常使用的黑板漆来说，其太阳吸收比可高达0.95，但发射率也在0.90左右，所以属于非选择性吸收涂层。选择性吸收涂层可以用多种方法来製备，如喷涂方法、化学方法、电化学方法、真空蒸发方法、磁控溅射方法等。採用这些方法製备的选择性吸收涂层，绝大多数的太阳吸收比都可达到0.90以上，但是它们可达到的发射率範围却有明显的区别。从发射率的性能角度出发，上述各种方法优劣的排列顺序应是：磁控溅射方法、真空蒸发方法、电化学方法、化学方法、喷涂方法。当然，每种方法的发射率值都有一定的範围，某种涂层的实际发射率值取决于製备该涂层工艺最佳化的程度。按吸热板涂层可分类为：电镀涂层、化学表面转化涂层、真空镀涂层。⒈电镀涂层：⑴黑铬涂层黑铬涂层的吸收比α和发射比ε分别为0.93～0.97和0.07～0.15，α/ε为6～13，具有优良的光谱选择性。黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能也很好，适用于高温条件，在300℃能长期稳定工作。此外，黑铬涂层还具有较好的耐候性和耐蚀性。但是，现在採用的电镀黑铬工艺，电流密度大（15～200A/dm2），溶液导电性差，电镀时会产生大量的焦耳热，需要冷却和通风排气才能维持正常生产。另外，黑铬镀在非铜件上，需要先预镀铜，再镀光亮镍，最后镀黑铬，生产成本较高。⑵黑镍涂层黑镍涂层的吸收比α可达0.93～0.96，热发射比ε为0.08～0.15，α/ε接近6～12，其吸收性能较好。黑镍涂层很薄，为了提高涂层与基体的结合力和耐蚀性，常採用中间涂层（如Ni，Cu，Cd）或双层镍涂层。由于黑镍涂层的热稳定性、耐蚀性较差，通常只适用于低温太阳能热利用。⑶黑钴涂层黑钴涂层的主要成分是CoS，具有蜂窝型网状结构，其吸收比α可达0.94～0.96，发射比ε为0.12～0.14，α/ε为6.7～8 。⒉电化学表面转化涂层⑴铝阳极氧化涂层铝及铝合金的阳极氧化可在硫酸介质中进行，但在太阳能热利用中，主要用磷酸介质。铝氧化涂层着色有多种工艺，其中电解着色工艺获得的涂层，具有牢固、稳定、耐晒优良特性，并且可进行大规模生产。铝阳极氧化涂层是一种多孔膜，孔隙率达22%，电解着色时金属易沉积在微孔中。用于电解着色的金属盐类有：镍盐、锡盐、钴盐和铜盐等。铝阳极氧化涂层，耐蚀、耐磨和耐光照等性能也相当好，在平板太阳能热水器中已得到广泛套用。⑵CuO转化涂层以阳极氧化法製取的CuO转化涂层，NaOH电解液的浓度为1mol/L，电流密度为2mA/cm2，温度为50~57℃ 。涂层的吸收比可达0.88~0.95，法向发射比为0.15~0.30 。这种CuO涂层有一层黑色绒面，保护不好，会导致吸收比的降低。⒊真空镀涂层可以採用真空蒸发和磁控溅射技术製备选择吸收性能优良的涂层，但后者的设备比较简单，工艺控制方便，容易在大面积上获得均匀一致的涂层。目前，国内生产的全玻璃真空集热管和高档平板集热器吸热板都採用磁控溅射技术製备吸收涂层。透明盖板透明盖板是平板集热器中覆盖吸热板、并由透明（或半透明）材料组成的板状部件。它的功能主要有3个：一是透过太阳辐射，使其投射在吸热板上；二是保护吸热板，使其不受灰尘及雨雪的侵蚀；三是形成温室效应，阻止吸热板在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热。平板太阳能集热器透明盖板的层数及间距平板太阳能集热器透明盖板的层数取决于平板太阳能集热器的工作温度及使用地区的气候条件。绝大多数情况下，平板太阳能集热器都採用单层透明盖板当平板太阳能集热器的工作温度较高或者在气温较低的地区使用，譬如在中国南方进行太阳能空调或者在中国北方进行太阳能採暖，平板太阳能集热器宜採用双层透明盖板。一般情况下，很少採用3层或3层以上透明盖板，因为随着层数增多，虽然可以进一步减少集热器的对流和辐射热损失，但同时会大幅度降低实际有效的太阳透射比。对于平板太阳能集热器透明盖板与吸热板之间的距离，国内外文献提出过各种不同的数值，有的还根据平板夹层内空气自然对流换热机理提出了最佳间距。但有一点结论是共同的，即透明盖板与平板太阳能集热器吸热板之间的距离应大于20mm 。透明盖板的材料选择：用于透明盖板的材料主要有两大类：⒈平板玻璃平板玻璃具有红外透射比低、导热係数小、耐候性能好等特点，在这些方面无疑是可以很好地满足太阳能集热器透明盖板的要求。然而，对于平板玻璃来说，太阳透射比和冲击强度是两个需要重视的问题。目前常用的透明盖板材料是厚度为3~5mm的平板玻璃，超白低铁钢化玻璃或超白低铁布纹钢化玻璃，透过率高，能够抗冰雹，抗击打，安全可靠。常用玻璃厚度为3.2mm和4.0mm两种。