介紹中溫真空集熱管

1中溫集熱器簡述 　　近年來，真空管型太陽能集熱器應(yīng)用領(lǐng)域由太陽能熱水向太陽能供熱采暖和太陽能空調(diào)領(lǐng)域擴(kuò)展，因此要求真空管型太陽能集熱器在較高工作溫度時(shí)仍能保持較高工作效率。 　　眾所周知，玻璃吸熱體由于其機(jī)械強(qiáng)度和耐冷熱沖擊限制不能作為中溫集熱器的吸熱體，只有金屬吸熱體才可作為中溫吸熱體。 　　國內(nèi)外許多學(xué)者采取了諸如內(nèi)置CPC和外置CPC提高真空型太陽能集熱器高溫工況下的工作效率,或在集熱管內(nèi)填充工質(zhì)減少集熱器熱損失，這些措施可以提高真空管型太陽能集熱器熱性能，但是工藝相對(duì)復(fù)雜，一些工藝停留在實(shí)驗(yàn)室階段，目前無法在工程中推廣應(yīng)用。 　　在吸熱體背面設(shè)置遮熱板方式，有效地降低真空管背部輻射熱損，使真空管具有較好的中溫性能。 　　高真空下以輻射換熱為主，為減少輻射換熱熱損失，可以采取以下措施： 　　1.選擇發(fā)射率低的材料制作低溫容器，如銅、鋁等，也可在材料表面涂發(fā)射比低的材料，如銀、銅、鋁、金等。 　　2.材料表面清潔及光潔處理，降低材料表面發(fā)射比。 　　3.設(shè)置多層防輻射屏，降低熱輻射。 　　帶內(nèi)遮熱板的真空集熱管在較高溫度工作時(shí)性能優(yōu)越。 　　由于在圓周向增加遮熱板較為困難，在熱管式平板吸熱體真空集熱管吸熱板背部增加平板式遮熱板方式減少輻射熱損，工藝相對(duì)于在圓周向增加遮熱板更加簡單，容易實(shí)現(xiàn)。帶有遮熱板平板金屬吸熱體真空管太陽能集熱器的中溫?zé)嵝阅芰己谩? 　　2真空管結(jié)構(gòu) 　　為了提高熱管式真空集熱管在中溫工作時(shí)的性能，必須設(shè)法降低真空管的輻射熱損失，在真空管吸熱板的背面與玻璃管內(nèi)壁之間的區(qū)域內(nèi)加設(shè)遮熱板。帶遮熱板的熱管式真空管是在金屬吸熱板的背部加設(shè)鋁制遮熱板，此方法工藝簡單成本較低, 易于實(shí)現(xiàn)。 　　兩種管型真空管的截面如圖1所示。 　　3實(shí)驗(yàn)與結(jié)論 　　設(shè)計(jì)用于測試中溫集熱器的測試平臺(tái)，在吸熱板背部增加遮熱板來減少輻射熱損失進(jìn)而提高熱管式真空管型集熱器性能的方法，建立了真空管型集熱器的傳熱模型。通過對(duì)比試驗(yàn)，確定了帶遮熱板真空管型太陽能集熱器的性能，得到相應(yīng)的瞬時(shí)效率曲線。 　　國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）成功研制開發(fā)了工作溫度能夠在100℃以上的中高溫集熱器熱性能測試臺(tái)，目前工作溫度能夠穩(wěn)定在150℃（以水為工質(zhì)），目標(biāo)是180℃（以水為工質(zhì)）。選用兩種直流式真空管型太陽能集熱器作為測試樣品，兩臺(tái)集熱器都是采用6支外徑102mm，管長2000mm的直流式真空管組成，集熱器采光面積均為1.20m2，不同之處是其中一臺(tái)集熱器吸熱體背部安裝遮熱板。測試狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)裝置和集熱器照片見圖2。 　　圖3為兩種真空管型集熱器熱性能測試結(jié)果，可見帶遮熱板的真空管集熱器的熱性能較優(yōu)，尤其在工作溫度129℃，歸一化溫差為0.13m2·K/W，集熱器的效率為55%，遠(yuǎn)高于不帶遮熱板的集熱器效率。 　　通過模型計(jì)算帶遮熱板的真空管比不帶遮熱板的真空管吸熱體對(duì)玻璃管的凈輻射傳熱熱損降低22.7%，兩者正面輻射熱損相當(dāng)，而背面帶遮熱板比不帶遮熱板的真空管輻射熱損低57%?？梢娂釉O(shè)鋁制內(nèi)遮熱板性能優(yōu)越。 實(shí)驗(yàn)得出帶遮熱板的熱管式真空管型太陽能集熱器熱性能較優(yōu)，根據(jù)測試結(jié)果在工作溫度129℃，歸一化溫差為0.13m2·K/W 時(shí)，集熱器的效率為55%，遠(yuǎn)高于無遮熱板的集熱器效率。 　　吸熱板背部加遮熱板的真空管加熱器的中溫集熱效果優(yōu)異，且制作工藝簡單，成本低，在未來太陽能光熱中溫應(yīng)用領(lǐng)域中值得推廣。 　　帶遮熱板的真空管集熱器在中溫利用時(shí)，不用跟蹤器和聚光器，可以利用太陽輻射中的散射部分，在大多數(shù)地區(qū)全年的太陽輻射利用率比帶聚光器的中溫利用裝置多約50%，是一種適合太陽能光熱中溫利用的產(chǎn)品。 　　遮熱板的應(yīng)用比在玻璃罩管表面制備減反射涂層和提高吸熱體涂層性能有效且性價(jià)比高。 　　4非聚光免跟蹤中溫真空管應(yīng)用 　　由于該中溫段真空管運(yùn)行時(shí)無需跟蹤，使得中溫集熱系統(tǒng)簡單可靠，已應(yīng)用于澳洲低溫發(fā)電，原油加熱，工業(yè)用熱和冬季采暖等項(xiàng)目。（北京金陽科創(chuàng)太陽能技術(shù)有限公司葛洪川、孫偉）