平板型太陽能集熱器基本結構

平板型太陽能集熱器是太陽能低溫熱利用的基本器件，也一直是世界太陽能市場的主導產(chǎn)品平板型集熱器已經(jīng)廣泛應用于生活用水加熱、潛泳池加熱、工業(yè)用水加熱、建筑物采暖與空調等好些個范疇用平板型太陽能集熱器器件構成的熱水器即平板太陽熱水器平板型太陽能集熱器主要由吸熱板、透明蓋板、隔熱層以及外殼等幾部分構成。 　　當平板型太陽能集熱器工作時，太陽輻射穿行透明蓋板后，投射在吸熱板上，被吸熱板吸收并轉換成熱能，然后將熱能傳遞給吸熱板內(nèi)的導熱工質，使導熱工質的溫度升高，作為集熱器的有效能量輸出 。  　　吸熱板   　　吸熱板是平板型太陽能集熱器內(nèi)吸收太陽輻射能并向導熱工質傳遞熱能的器件，其基本上是平板形狀 。  　　1.吸熱板的結構形式   　　在平板形狀的吸熱板上，通常都布置有排管以及集管排管是指吸熱板縱向排列并構成流體通道的器件；集管是指吸熱板上下兩端，橫向毗連若干根排管，并構成流體通道的器件，吸熱板的材料種類許多，有銅、鋁合金、銅鋁復合、不銹鋼、鍍鋅鋼、塑料、橡膠等 。  　　⑴管板式管板式吸熱板是將排管與平板以肯定是的結合方式毗連構成吸熱條帶，然后再與上下集管燒焊成吸熱板這是當今國內(nèi)外使用比較普遍的吸熱板結構類型 。  　　北京市太陽能研究所于1986年從加拿大引進一條具有國際先進水平的銅鋁復合太陽條生產(chǎn)線，使我國平板型集熱器技術跨上一個新的臺階，該項技術是將一根銅管置于兩條鋁板之間熱碾壓在一起，然后再用高壓空氣將它吹脹成型銅鋁復合太陽條的長處：熱效率高，熱碾壓使銅管以及鋁板之間達到冶金結合，無結合熱阻；水質清潔，太陽條接觸水的部分是銅材，不會被腐化；保證質量，全般生產(chǎn)歷程使成為事實機械化，使產(chǎn)品位量得以保證；耐壓能力強，太陽條是用高壓空氣吹脹成型的 。  　　最近幾年來，全銅吸熱板正在我國慢慢鼓起，它是將銅管以及銅板通過高頻燒焊或超聲燒焊工藝而毗連在一起全銅吸熱板具有銅鋁復合太陽條的所有長處：熱效率高，無結合熱阻；水質清潔，銅管不會被腐化；保證質量，全般生產(chǎn)歷程使成為事實機械化；耐壓能力強，銅管可以蒙受較高的壓力 。  　?、埔砉苁揭砉苁轿鼰岚迨呛弪_模型擠壓拉伸工藝制成金屬管兩側連有翼片的吸熱條帶（如圖2b），然后再與上下集管燒焊成吸熱板吸熱板料料一般采用鋁合金翼管式吸熱板的長處：熱效率高，管子以及平板是一體，無結合熱阻；耐壓能力強，鋁合金管可以蒙受較高的壓力。缺點：水質不易保證，鋁合金會被腐化；材料用量大，工藝要求管壁以及翼片都有較大的厚度；動態(tài)特性差，吸熱板有較大的熱容積 。  　?、潜夂惺奖夂惺轿鼰岚迨菍蓧K金屬板別離模型壓成成型，然后再燒焊成一體構成吸熱板（如圖2c），吸熱板料料可采用不銹鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等通常，流體通道之間采用點焊工藝，吸熱板四周采用滾焊工藝扁盒式吸熱板的長處：熱效率高，管子以及平板是一體，無結合熱阻；不需要燒焊集管，流體通道以及集管采用一次模型壓成成型缺點：燒焊工藝高難，容易出現(xiàn)燒焊洞穿或者燒焊不牢的不懂的題目；耐壓能力差，焊點不克不及蒙受較高的壓力；動態(tài)特性差，流體通道的橫截面大，吸熱板有較大的熱容積；有時候水質不易保證，鋁合金以及鍍鋅鋼城市被腐化 。  　　(4)蛇管式蛇管式吸熱板是將金屬管彎曲成蛇形（如圖2d），然后再與平板燒焊構成吸熱板這種結構類型在國外使用較多吸熱板料料一般采用銅，燒焊工藝可采用高頻燒焊或超聲燒焊蛇管式吸熱板的長處：不需要另外燒焊集管，減少走漏的有可能性；熱效率高，無結合熱阻；水質清潔，銅管不會被腐化；保證質量，全般生產(chǎn)歷程使成為事實機械化；耐壓能力強，銅管可以蒙受較高的壓力缺點：流動阻力大，流體通道不是并聯(lián)而是串聯(lián)；燒焊高難，焊縫不是直線而曲直線 。  　　2.吸熱板上的涂層   　　為了使吸熱板可以最大限度地吸收太陽輻射能并將其轉換成熱能，在吸熱板上應覆蓋有深色的涂層，這稱為太陽能吸收涂層。   　　太陽能吸收涂層可分為兩大類：非選擇性吸收涂層以及選擇性吸收涂層非選擇性吸收涂層是指其光學特性與輻射波長無關的吸收涂層；選擇性吸收涂層則是指其光學特性隨輻射波長不同有顯著變化的吸收涂層 。  　　一般而言，要單純達到高的太陽吸收比并不好不容易，難的是要在保持高的太陽吸收比的同時又達到低的發(fā)射率對選擇性吸收涂層來說，跟著太陽吸收比的提高，往往發(fā)射率也隨之升高；對通常使用的黑板漆來說，其太陽吸收比可高達0.95，但發(fā)射率也在0.90擺布，以是歸屬非選擇性吸收涂層。   　　選擇性吸收涂層可以用多種方法來制備，如噴涂方法、化學方法、電化學方法、真空蒸發(fā)方法、電磁控制濺射方法等采用這些個方法制備的選擇性吸收涂層，絕大多數(shù)的太陽吸收比均可達到0.90以上，但是它們可達到的發(fā)射率范圍卻有較著的區(qū)分從發(fā)射率的性能角度出發(fā)，上述各類方法優(yōu)劣的排列挨次應是：電磁控制濺射方法、真空蒸發(fā)方法、電化學方法、化學方法、噴涂方法，固然，每種方法的發(fā)射率值都有一定的范圍，某種涂層的現(xiàn)實發(fā)射率值決定于制備該涂層工藝優(yōu)化的程度 。  　　透明蓋板   　　透明蓋板是平板型集熱器中覆蓋吸熱板、并由透明(或半透明)材料構成的板狀器件它的功能主要有3個：一是透過太陽輻射，使其投射在吸熱板上；二是保護吸熱板，使其不受塵埃及雨雪的剝蝕；三是形成溫室效應，阻止吸熱板在溫度升高后通過對流以及輻射向周圍環(huán)境散熱。   　　1.透明蓋板的材料   　　用于透明蓋板的材料主要有兩大類：平板玻璃以及玻璃鋼板，但二者相比，當今國內(nèi)外使用更廣泛的還是平板玻璃 ： 　?、牌桨宀Ａ?nbsp; 　　平板玻璃具有紅外透射比低、導熱系數(shù)小、耐候性能好等特點，在這些個方面無疑是可以很好地滿足太陽能集熱器透明蓋板的要求，然而，對平板玻璃來說，太陽透射比以及打擊強度是兩個需要重視的問題。   　　我國目前常用的透明蓋板料料是普通平板玻璃，據(jù)了解，國內(nèi)3mm厚普通平板玻璃的太陽透射比一般都在0.83以下，有的甚至低于0.76，根據(jù)GB／T6424-1997的規(guī)定，透明蓋板的太陽透射比應不低于0.78相比之下，發(fā)達國家的市場上已經(jīng)有專門用于太陽能集熱器的低鐵平板玻璃，其太陽透射比高達0.90～0.91，因此，我國太陽能行業(yè)面臨的一項任務是：在條件成熟時，結合玻璃行業(yè)，生產(chǎn)用于太陽能集熱器的低鐵平板玻璃，盡可能選用安全玻璃作為透明蓋板，確保集熱器可以禁受防雹子測試的磨練 。  　?、撇Ａт摪?nbsp; 　　玻璃鋼板(即玻璃纖維加強塑料板)具有太陽透射比高、導熱系數(shù)小、打擊強度高等特點，在這些個方面無疑也是可以很好地滿足太陽能集熱器透明蓋板的要求，然而，對玻璃鋼板來說，紅外透射比以及耐候性能是兩個需要重視的問題，玻璃鋼板的單色透射比與波長關系曲線表明，單色透射比不僅在2pm之內(nèi)有很高的數(shù)據(jù)，而且在2.5pm以上仍有較高的數(shù)據(jù)因此，玻璃鋼板的太陽透射比一般都在0.88以上，但它的紅外透射比也比平板玻璃高得多。   　　玻璃鋼板通過使用高鍵能樹脂以及膠衣，可以減少受紫外光破壞的程度，但是，玻璃鋼板的使用壽命是無論如何不能跟作為無機材料的平板玻璃相比擬的，固然，玻璃鋼板具有一些平板玻璃所沒有的特點，例如：玻璃鋼板的質量輕，易于太陽能集熱器的運輸及安裝；玻璃鋼板的加工性能好，易于根據(jù)太陽能集熱器產(chǎn)品的需要進行加工成型。   　　2.透明蓋板的層數(shù)及間距   　　透明蓋板的層數(shù)決定于于太陽能集熱器的工作溫度及使用地域的天氣條件，絕大多數(shù)情況下，都采用單層透明蓋板；當太陽能集熱器的工作溫度較高或者在空氣溫度較低的地域使用，譬如，在我國南方進行太陽能空調或者在我國北方進行太陽能采暖，宜采用雙層透明蓋板；一般情況下，很少采用3層或3層以上透明蓋板，由于隨著層數(shù)增多，雖然可以進一步減少集熱器的對流以及輻射熱損失，但同特殊情況大幅度減低現(xiàn)實有效的日頭透射比 。  　　如果在空氣溫度較高地域進行太陽能游泳池加熱，有時候可以不用透明蓋板，這種集熱器被稱為無透明蓋板集熱器，國際規(guī)范ISO9806—3就是專門用于無透明蓋板集熱器的熱性能測試 。  　　對透明蓋板與吸熱板之間的間隔，國標里文獻提出過各類不同的數(shù)據(jù)，有的還根據(jù)平板夾層內(nèi)空氣自然對流機理提出了最佳間距，但有一點結論是配合的，即透明蓋板與吸熱板之間的間隔應大于20mm 。  　　隔熱層   　　隔熱層是集熱器中抑制吸熱板通過傳導向周圍環(huán)境散熱的器件 。  　　1.隔熱層的材料   　　用于隔熱層的材料有：巖棉、礦棉、聚氨酯、聚苯乙烯等今朝使用較多的是巖棉雖然聚苯乙烯的導熱系數(shù)很小，但在溫度高于70℃時就會變型緊縮，影響它在集熱器中的隔熱效果在現(xiàn)實使歷時，往往需要在底部隔熱層與吸熱板之間放置一層薄薄的巖棉或礦棉，在四周隔熱層的表面貼一層薄的鍍鋁聚酯薄膜，使隔熱層在較低的溫度條件下工作，即便如此，時間長久后，仍會有肯定是的緊縮，以是使用聚苯乙烯時，應賜與足夠的重視   　　2.隔熱層的厚度   　　隔熱層的厚度應根據(jù)選用的材料種類、集熱器的工作溫度、使用地域的天氣條件等因素來確定，應當遵循這樣一條原則：材料的導熱系數(shù)越大、集熱器的工作溫度越高、使用地域的空氣溫度越低、則隔熱層的厚度就要求越大。一般來說，底部隔熱層的厚度選用30～50mm，側面隔熱層的厚度與之大抵不異。   　　外殼   　　外殼是集熱器中保護及固定吸熱板、透明蓋板以及隔熱層的器件。   　　1.外殼的技術要求  　　根據(jù)外殼的功能，要求外殼有肯定是的強度以及剛度，有較好的密封性及耐腐蝕性，而且有美觀的外形 。  　　2.外殼的材料   　　用于外殼的材料有鋁合金板、不銹鋼板、碳鋼板、塑料、玻璃鋼等為了提高外殼的密封性，有的產(chǎn)品已經(jīng)采用鋁合金板一次模型壓成成型工藝。