平板型太陽能熱水器技術(shù)現(xiàn)狀

平板型太陽能熱水器主要是由平板集熱器、水箱、控制器、循環(huán)泵、水管、支架及配件等部分組成。

（一）平板集熱器

平板集熱器是平板型太陽能熱水器的核心，包括吸熱器、蓋板、保溫層、外殼四大部分。

1、吸熱器：也叫集熱器或集熱芯子，其作用是吸收太陽的輻射能量并向水傳遞熱量。

1）吸熱器的結(jié)構(gòu)：吸熱器由吸熱板（也叫肋片）和水管組成，水管有排管和集管之分。排管夾在肋片之間，用來傳遞熱量使水溫升高；集管與所有排管相接相通，并且通過水管與水箱連通，使排管中水進入水箱，水箱中的冷水進入排管被加熱。吸熱器在結(jié)構(gòu)上有管板槽式和翼片式等多種形式。將排管在肋片之間的方法很多：較為簡單粗糙的方法就是在排管長度方向，隔一定距離用鐵絲捆扎或鉚接，也有在排管和吸熱板交接處，沿管子長度方向錫焊的，也有在結(jié)合縫隙中填充各種導熱膠的；隨著太陽能熱水器工藝水平的不斷提高，北京市太陽能研究所引進了加拿大八十年代末的一條生產(chǎn)線，將兩片鋁帶與一根銅管（在兩鋁帶中間）軋制在一起，再用高壓氣體吹脹，形成銅鋁復合式吸熱板芯，其特點是：I熱效率高；II壽命長，水質(zhì)清潔；III節(jié)約銅材，降低成本；IV有很好的耐壓性能。正因為這些特點，銅鋁復合板芯已經(jīng)形成潮流，是平板型太陽能集熱器的先進代表。

2）吸熱器的材料：國外基本上都用銅和不銹鋼，國內(nèi)已大量采用銅材、鋁合金、鋼材、鍍鋅板，沿海水質(zhì)較差的地區(qū)，則可用塑料或玻璃來替代。

3）吸熱器表面上的涂層：因為金屬表面的反射率高，吸收率低（一般只有20~40%的太陽輻射能被吸收），為了增強吸收效果，必須在金屬表面上刷涂層。涂層有選擇性和非選擇性兩種，所謂選擇性涂料（因為這種涂料價格便宜），是對太陽光的短波輻射具有高吸收率（a），而本身所處溫度的長波發(fā)射率（qT）卻很低的一種涂料，可用a/qT大于1來表示。若a/qT=1，則稱之為中性吸收層，也稱為非選擇性涂料。平板型太陽能熱水器的吸熱板都采用非選擇性涂料（因為這種涂料價格便宜），即涂上薄而均勻的無光黑漆，它們具有高的吸收率（a=0.92~0.96），但發(fā)射率也較高（qT=0.50~0.94），熱損失較大。

2、蓋板

1）蓋板的作用：陽光與吸熱板之間的輻射傳熱是遠距離進行的，即集熱器周圍是空氣，所以當集熱器的吸熱板在將接收到的太陽輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崮軙r，也向周圍環(huán)境散失熱量，這就使太陽輻射能量不能全部轉(zhuǎn)化成水的熱量。尤其是平板型集熱器，其吸收面積等于透光面積，也等于散熱面積，故熱量的散失更為突出。為了減輕這部分能量的損失，在吸熱板上面安裝透明蓋板，使蓋板透過可見光而不透過遠紅外線，即陽光能透過它而照射在吸熱板上，但是吸熱板由于溫度升高而輻射的遠紅外線卻是通不過它，這就減少了散失的能量，從而更有效地提高吸熱板和水的溫度，我們稱蓋板的這種作用為溫度效應。

2）對集熱器蓋板材料的幾點要求：

A、高全光透過率：陽光透過蓋板后射到吸熱板上并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。蓋板材料對太陽光光譜的全光透過率越高，輻射到吸熱板的光線越強，得到的熱量越大，集熱器效率越高。

B、沖擊強度高：蓋板材料需要具有高的沖擊強度，能經(jīng)受住在使用中受到冰雹、風沙等的沖擊。

C、良好的耐候性能：集熱器通常安裝在室外朝陽處，長期遭受冷、熱、光、風、雨、雪等的侵蝕。如果蓋板材料不具有良好的耐候性能，則其透光性能急速下降，最后導致整個集熱器無法工作，壽命縮短。

D、絕熱性能好：集熱器工作時，其排管和集管內(nèi)的水溫可達80~90攝氏度，而吸熱板與蓋板之間的空氣溫度可達50~70攝氏度，遠高于戶外空氣的溫度，因此必然有一部分熱量通過蓋板向外散失，其散失熱量的大小于蓋板導熱系數(shù)成正比。蓋板材料導熱系數(shù)越大，即絕熱性能越差，散失的熱量越大，集熱器效率越差。

E、加工性能好：要求裁剪性能好，單向彎曲習慣年能好以便于制造廠家按產(chǎn)品需要加工成型。

3）國內(nèi)外常用蓋板材料

國外常用的蓋板材料有三種：A、HSG—高強耐熱玻璃；B、MMA—甲基丙烯酸甲酯板；C、FRP—玻璃纖維增強塑料板（即玻璃鋼板）。

國內(nèi)常用的蓋板材料也有三種：A、普通平板玻璃：該材料的全透光率低，一般在74.3~86.7%，遠低于國外玻璃的91%，強度低，易破碎；B、薄膜：少數(shù)集熱器生產(chǎn)廠家為降低成本而使用薄膜作蓋板，但性能差，壽命短；C、新型機制Solar—E辦（南京復合材料廠生產(chǎn)）：這是一種用高鍵能樹脂和高性能纖維復合而成，表面覆有一層特殊保護膜的耐熱、抗老化、高透光型FRP板。由于其質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕、高透光等優(yōu)點，在國內(nèi)已越來越廣泛地應用，是一種較理想的材料。

4）蓋板的層數(shù)及間距
蓋板層數(shù)由使用地區(qū)的氣象條件和工作溫度來定，一般為單層，蓋板與吸熱板之間的距離一般為2.5厘米。

3、保溫層

1）作用：在吸熱板芯的四周和底部安放保溫材料，用來減少集熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高集熱器的效率。

2）要求：保溫性能好，即材料的導熱系數(shù)小，不吸水。底部保溫層一般3~5厘米厚，四周保溫層的厚度為底部的一半。

3）材料：常用的保溫材料有巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。聚苯乙烯在溫度較高（高于70攝氏度）時會收縮，因此在使用它作保溫材料時，往往在它與吸熱板之間先放一薄層巖棉或礦棉。

4）外殼

為了將吸熱板、蓋板、保溫層組成一個整體，并保持有一定的剛度和強度以便于安裝，需要有一個較為堅固美觀的外殼，一般用鋁材、剛才、塑料、玻璃等來做成。

4、平板型集熱器質(zhì)量的外觀檢查

板芯是平板型太陽能熱水器的核心，市場上的板芯主要有鋁芯、銅鋁復合、銅芯三種。銅芯的價格貴，質(zhì)量好；鋁芯的價格便宜、質(zhì)量稍差；銅鋁復合板芯的價格和質(zhì)量介于兩者之間，目前市場用量最大。質(zhì)量好的平板型太陽能熱水器吸熱板黑色涂層均勻、邊框四周有保溫層、玻璃蓋板的密封程度好，正常工作時，即使在夏天，其玻璃蓋板摸上去是涼的。

（二）水箱、支架、管道極其配件

1、水箱

1）水箱的作用：水箱是用來貯存熱水的，它由內(nèi)膽、保溫層、外殼三部分組成。

2）水箱的種類：水箱的形狀有圓柱形、長方體、球形等多種式樣，在相同容積的情況下，從用材和散熱面積來考慮，球形水箱比方形和圓柱形水箱要好；但從水的溫度分層來考慮，“瘦高”的方形水箱比“矮胖“的圓柱形或球形水箱要好；從穩(wěn)定性和制作工藝的簡易程度來考慮，圓柱形水箱比方形和球形水箱要好。究竟采用何種形狀的水箱，只能因加工條件、生產(chǎn)成本和用戶要求等多方面情況來定，目前一般采用圓柱形水箱。內(nèi)膽材料有不銹鋼、聚丙烯、鍍鋅鋼板等。保溫層一般是聚苯乙烯、聚氧脂等材料。外殼一般是鋁箔或其他金屬箔。

3）補水箱：補水箱的一個作用是通過浮球閥自動向保溫水箱補充冷水，保證熱水器的正常工作；另一個作用是：對于自來水壓太大的地方，通過補水箱的緩沖作用來向浴室供應冷水，以保證冷、熱水的壓力基本一致，便于淋浴者調(diào)節(jié)水溫。為了確保及時補水，補水箱中的浮球閥宜選大一點。

2、支架：

支架是用來支撐集熱器的，一般用角鋼焊接而成。

3、水管及其配件：

其作用是用來將冷水源、水箱、集熱器以及用戶連為一體。