介紹無(wú)水箱太陽(yáng)能核心技術(shù)

0前言 　　鄭州新一代太陽(yáng)能科技有限公司完成的錦彩無(wú)水箱太陽(yáng)能項(xiàng)目，在鄭州通過(guò)了省級(jí)科技成果鑒定，并于2014年1月17日成為“河南省建設(shè)行業(yè)科技成果推廣項(xiàng)目”，正在積極開(kāi)拓全國(guó)市場(chǎng)。 　　據(jù)專(zhuān)家組認(rèn)定：錦彩無(wú)水箱太陽(yáng)能可實(shí)現(xiàn)集熱儲(chǔ)熱一體化；在單個(gè)集熱模塊上加裝保溫防爆罩，實(shí)現(xiàn)過(guò)熱及破損防護(hù)；通過(guò)穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)和進(jìn)出水管組合一體蓋將集熱過(guò)程中形成的壓力逆流循環(huán)經(jīng)冷水管路泄壓，實(shí)現(xiàn)了無(wú)壓集熱，承壓運(yùn)行；采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要組合成相應(yīng)系統(tǒng)。錦彩無(wú)水箱太陽(yáng)能具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、集熱和儲(chǔ)熱一體化、安裝方便、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。經(jīng)國(guó)家太陽(yáng)能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)，該太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)符合GB/T19141-2011、GB26969-2011等標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)用戶使用表明：錦彩無(wú)水箱太陽(yáng)能性能穩(wěn)定、外型美觀、占用空間小，實(shí)現(xiàn)了與建筑相結(jié)合安裝要求，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。 　　1無(wú)水箱太陽(yáng)能由來(lái)與科技突破 　　1.1 無(wú)水箱太陽(yáng)能的由來(lái) 　　無(wú)水箱太陽(yáng)能并不是沒(méi)有水箱，而是水箱和大口徑真空管集熱器合二為一，水裝在大口徑真空管里。它實(shí)際就是一臺(tái)悶曬式熱水器，但技術(shù)上有所創(chuàng)新、突破。 　　上世紀(jì)80年代，市場(chǎng)上便有悶曬儲(chǔ)水式熱水器產(chǎn)品在售，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，一般有這么幾種：1. 黑色塑料或橡膠袋式；2. 涂黑色的儲(chǔ)水桶、箱式；3. 涂黑大口徑鋼管并排放在箱體里，底部用巖棉類(lèi)保溫，上面加蓋玻璃板，稱(chēng)為保溫箱式等。 　　真空管是太陽(yáng)能熱水器的核心，其結(jié)構(gòu)如同一個(gè)拉長(zhǎng)的暖瓶膽，內(nèi)外層之間為真空。在內(nèi)玻璃管的表面上利用特種工藝涂有光譜選擇性吸收涂層，最大限度地吸收太陽(yáng)輻射能。經(jīng)陽(yáng)光照射，光能轉(zhuǎn)化成熱能，傳遞給水，使水溫升高。因熱水比重小，向上運(yùn)動(dòng)，流向上部水箱中的上層，而比重大的冷水下降，流入真空管。不過(guò)，這樣循環(huán)，造成冷熱水的對(duì)流熱損較大，而且真空管里的水溫要高于水箱5益才能啟動(dòng)循環(huán)。若陽(yáng)光無(wú)法連續(xù)照射真空管，熱水器將難以啟動(dòng)，這就是其陰天升溫慢的原因。 　　由于我國(guó)的水質(zhì)不好，加上真空管口徑小、溫度高，熱水器，結(jié)垢很?chē)?yán)重。用不了多長(zhǎng)時(shí)間，管內(nèi)水垢很多，熱效率降得很低，返修率特別高。業(yè)內(nèi)的解決辦法是將管的直徑加大這就有了Φ58mm管、Φ70mm管等。 待管徑加大到70mm后，新問(wèn)題又來(lái)了。由于水量和管徑是一個(gè)2次方函數(shù)關(guān)系，管徑的變化帶來(lái)了水量成級(jí)數(shù)的變化，水量大了，可吸熱面積卻相對(duì)小了，水從真空管到水箱，必須有5℃溫差才能循環(huán)的“循環(huán)滯后效應(yīng)”起動(dòng)就更明顯了，浪費(fèi)的熱能也更多。 　　發(fā)現(xiàn)這種情況后，人們就想到，為什么非要這么循環(huán)？干脆把管子的直徑加粗到能容下一定水量，把水箱取消掉，直接悶曬，不就行了嗎？這就是無(wú)水箱太陽(yáng)能的由來(lái)。 　　1.2科技突破 　　管徑加粗，可以悶曬，密封問(wèn)題也就來(lái)了。由于整根管子變成了一個(gè)兩層的悶曬容器，太陽(yáng)照射時(shí)，盛水的內(nèi)管溫度很高，直徑發(fā)生很大變化（空曬需承受300℃左右的溫差收縮變化），而外管是環(huán)境溫度，直徑不變化。當(dāng)外管難以抵擋掉內(nèi)管的膨脹力，就會(huì)爆管、漏水。這就是用大管悶曬的核心難題，多少年來(lái)，人們都解決不了。 　　用法蘭的形式解決了這個(gè)問(wèn)題！我們將內(nèi)外管合在一起，加工成一個(gè)法蘭口，使內(nèi)管的膨脹力充分地傳導(dǎo)過(guò)渡給外管，從而徹底解決了管子因300℃左右的溫差爆管問(wèn)題。經(jīng)過(guò)法蘭口密封的大管子漏水問(wèn)題也解決了，管子非常穩(wěn)定。 　　2大管加工工藝和成品率 　　普通太陽(yáng)能集熱器所用的小管，壁厚通常是1.3mm-1.5mm。之所以采用這么薄的管，是為了加工時(shí)讓它快速溶解、快速焊接。 　　無(wú)水箱太陽(yáng)能采用的是3.3的高硼硅玻璃管—壁厚3.0mm（內(nèi)管和外管都是），法蘭的厚度是9mm，法蘭口的堆料量是65g-85g。 　　從理論上講，3.3硼硅料低溫長(zhǎng)時(shí)間二次加工。因?yàn)?.3高硼硅玻璃料性短，高溫料性易變，二氧化硼易揮發(fā)。那么，怎么將這么粗的高硼硅玻璃管密封起來(lái)呢？經(jīng)過(guò)不懈的摸索和努力，采用一種可靠的工藝，讓它在短時(shí)間內(nèi)快速融化、快速焊接，確保熔接。目前成品率是96%，一般小管的成品率(管理好的企業(yè))是96%-97%。 　　3.3硼硅料二次燒制加工本身就是一個(gè)難點(diǎn)，用了八年的時(shí)間，才探索出了3.3硼硅料壁厚3.0mm中空雙層玻璃法蘭加工技術(shù)，具有一定的偶然性和不可復(fù)制性。 　　3無(wú)壓集熱、承壓運(yùn)行 　　水受熱，水溫升高，體積增大，當(dāng)超過(guò)100℃時(shí)，體積急劇膨脹，如不能解決這一問(wèn)題，熱水器將無(wú)法使用。 業(yè)內(nèi)解決悶曬式熱水器因集熱造成水溫過(guò)高、壓力過(guò)大的方法，通常就是裝一個(gè)泄壓閥，一個(gè)水汽分離閥，或者在熱水器管路高點(diǎn)加一個(gè)電磁閥通向大氣。然而，如果熱水器在陽(yáng)光照射條件較大的狀態(tài)下幾天不用，所裝的水將沸騰，電磁閥在高溫狀態(tài)下大部分都不可靠。 　　而無(wú)水箱太陽(yáng)能熱水器將這些通用的原件統(tǒng)統(tǒng)都設(shè)置在熱水管路之中，將無(wú)壓集熱、承壓運(yùn)行轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)便順暢，并可根據(jù)光照條件，設(shè)定一個(gè)85℃上限65℃下限自動(dòng)溫控系統(tǒng)。當(dāng)熱水器溫度到達(dá)85℃時(shí)，防爆遮陽(yáng)一體罩將自動(dòng)遮擋陽(yáng)光，當(dāng)溫度低于65益時(shí)，防爆遮陽(yáng)一體罩自動(dòng)打開(kāi)。如遇極端狀態(tài)，我們?cè)O(shè)有二級(jí)安全保護(hù)裝置，即安全閥（0.3Pa）和終極安全保護(hù)防爆膜片（0.4Pa），這兩個(gè)保護(hù)裝置打開(kāi)釋放壓力后，可確保熱水器安全。 　　一般熱水器負(fù)壓多產(chǎn)生于密閉系統(tǒng)類(lèi)熱水器，而無(wú)水箱熱水器常態(tài)下非運(yùn)行和大氣相通，不存在負(fù)壓；有壓運(yùn)行時(shí)和自來(lái)水系統(tǒng)相通的，更不存在負(fù)壓現(xiàn)象；在極端狀態(tài)下，無(wú)水箱熱水器設(shè)有防爆膜片（依0.4Pa）。 　　4無(wú)水箱太陽(yáng)能除垢過(guò)程 　　在熱水器使用過(guò)程中，肯定會(huì)產(chǎn)生水垢。無(wú)水箱太陽(yáng)能采取的措施：將進(jìn)水口設(shè)計(jì)在下部，出水口設(shè)計(jì)在上部。由于水垢不能很厚地附著在玻璃上，如我們家里使用的暖瓶一樣，都是結(jié)成很薄的片就脫落了。這樣，底部進(jìn)水的水流就會(huì)把這些薄水垢片帶到出水口的下邊，而出水口又很高，不會(huì)流出去造成水管堵塞。即便偶爾有一些小碎片進(jìn)入出水口，由于無(wú)水箱太陽(yáng)能使用4分的水管，暢通性很好，也不會(huì)堵。 　　那么，水垢的量是多少呢？我們做的實(shí)驗(yàn)表明：鄭州三年時(shí)間所結(jié)的水垢僅占到管容積的2%，很少，無(wú)需清洗。 　　從清洗的方法來(lái)說(shuō)，大管的口是螺紋，管口直徑是72mm，和喝水的杯子口一樣大，擰開(kāi)后，很容易將水垢片倒出來(lái)。 　　綜上所述，無(wú)水箱太陽(yáng)能有助于太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合的趨勢(shì)，是太陽(yáng)能光熱利用行業(yè)的一次創(chuàng)新?。ㄠ嵵菪乱淮?yáng)能科技有限公司王昆玉）