平板型太阳能集热器基本结构

平板型太阳能集热器基本结构
平板型太阳能集热器是太阳能低温热利用的基本器件，也一直是世界太阳能市场的主导产品平板型集热器已经广泛应用于生活用水加热、潜泳池加热、工业用水加热、建筑物采暖与空调等好些个范畴用平板型太阳能集热器器件构成的热水器即平板太阳热水器平板型太阳能集热器主要由吸热板、透明盖板、隔热层以及外壳等几部分构成。

当平板型太阳能集热器工作时，太阳辐射穿行透明盖板后，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热能，然后将热能传递给吸热板内的导热工质，使导热工质的温度升高，作为集热器的有效能量输出 。

吸热板
吸热板是平板型太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向导热工质传递热能的器件，其基本上是平板形状 。

1.吸热板的结构形式
在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管以及集管排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的器件；集管是指吸热板上下两端，横向毗连若干根排管，并构成流体通道的器件，吸热板的材料种类许多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等 。

⑴管板式管板式吸热板是将排管与平板以肯定是的结合方式毗连构成吸热条带，然后再与上下集管烧焊成吸热板这是当今国内外使用比较普遍的吸热板结构类型 。

北京市太阳能研究所于1986年从加拿大引进一条具有国际先进水平的铜铝复合太阳条生产线，使我国平板型集热器技术跨上一个新的台阶，该项技术是将一根铜管置于两条铝板之间热碾压在一起，然后再用高压空气将它吹胀成型铜铝复合太阳条的长处：热效率高，热碾压使铜管以及铝板之间达到冶金结合，无结合热阻；水质清洁，太阳条接触水的部分是铜材，不会被腐化；保证质量，全般生产历程使成为事实机械化，使产品位量得以保证；耐压能力强，太阳条是用高压空气吹胀成型的 。

最近几年来，全铜吸热板正在我国慢慢鼓起，它是将铜管以及铜板通过高频烧焊或超声烧焊工艺而毗连在一起全铜吸热板具有铜铝复合太阳条的所有长处：热效率高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐化；保证质量，全般生产历程使成为事实机械化；耐压能力强，铜管可以蒙受较高的压力 。

⑵翼管式翼管式吸热板是哄骗模型挤压拉伸工艺制成金属管两侧连有翼片的吸热条带（如图2b），然后再与上下集管烧焊成吸热板吸热板料料一般采用铝合金翼管式吸热板的长处：热效率高，管子以及平板是一体，无结合热阻；耐压能力强，铝合金管可以蒙受较高的压力。

缺点：水质不易保证，铝合金会被腐化；材料用量大，工艺要求管壁以及翼片都有较大的厚度；动态特性差，吸热板有较大的热容积 。

⑶扁盒式扁盒式吸热板是将两块金属板别离模型压成成型，然后再烧焊成一体构成吸热板（如图2c），吸热板料料可采用不锈钢、铝合金、镀锌钢等通常，流体通道之间采用点焊工艺，吸热板四周采用滚焊工艺扁盒式吸热板的长处：热效率高，管子以及平板是一体，无结合热阻；不需要烧焊集管，流体通道以及集管采用一次模型压成成型缺点：烧焊工艺高难，容易出现烧焊洞穿或者烧焊不牢的不懂的题目；耐压能力差，焊点不克不及蒙受较高的压力；动态特性差，流体通道的横截面大，吸热板有较大的热容积；有时候水质不易保证，铝合金以及镀锌钢城市被腐化 。

(4)蛇管式蛇管式吸热板是将金属管弯曲成蛇形（如图2d），然后再与平板烧焊构成吸热板这种结构类型在国外使
用较多吸热板料料一般采用铜，烧焊工艺可采用高频烧焊或超声烧焊蛇管式吸热板的长处：不需要另外烧焊集管，减少走漏的有可能性；热效率高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐化；保证质量，全般生产历程使成为事实机械化；耐压能力强，铜管可以蒙受较高的压力缺点：流动阻力大，流体通道不是并联而是串联；烧焊高难，焊缝不是直线而曲直线 。

2.吸热板上的涂层
为了使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。

太阳能吸收涂层可分为两大类：非选择性吸收涂层以及选择性吸收涂层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著变化的吸收涂层 。

一般而言，要单纯达到高的太阳吸收比并不好不容易，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选择性吸收涂层来说，跟着太阳吸收比的提高，往往发射率也随之升高；对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摆布，以是归属非选择性吸收涂层。

选择性吸收涂层可以用多种方法来制备，如喷涂方法、化学方法、电化学方法、真空蒸发方法、电磁控制溅射方法等采用这些个方法制备的选择性吸收涂层，绝大多数的太阳吸收比均可达到0.90以上，但是它们可达到的发射率范围却有较着的区分从发射率的性能角度出发，上述各类方法优劣的排列挨次应是：电磁控制溅射方法、真空蒸发方法、电化学方法、化学方法、喷涂方法，固然，每种方法的发射率值都有一定的范围，某种涂层的现实发射率值决定于制备该涂层工艺优化的程度 。

透明盖板
透明盖板是平板型集热器中覆盖吸热板、并由透明(或半透明)材料构成的板状器件它的功能主要有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，使其不受尘埃及雨雪的剥蚀；三是形成温室效应，阻止吸热板在温度升高后通过对流以及辐射向周围环境散热。

1.透明盖板的材料
用于透明盖板的材料主要有两大类：平板玻璃以及玻璃钢板，但二者相比，当今国内外使用更广泛的还是平板玻璃：
⑴平板玻璃
平板玻璃具有红外透射比低、导热系数小、耐候性能好等特点，在这些个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，对平板玻璃来说，太阳透射比以及打击强度是两个需要重视的问题。

我国目前常用的透明盖板料料是普通平板玻璃，据了解，国内3mm厚普通平板玻璃的太阳透射比一般都在0.83以下，有的甚至低于0.76，根据GB／T6424-1997的规定，透明盖板的太阳透射比应不低于0.78相比之下，发达国家的市场上已经有专门用于太阳能集热器的低铁平板玻璃，其太阳透射比高达0.90～0.91，因此，我国太阳能行业面临的一项任务是：在条件成熟时，结合玻璃行业，生产用于太阳能集热器的低铁平板玻璃，尽可能选用安全玻璃作为透明盖板，确保集热器可以禁受防雹子测试的磨练 。

⑵玻璃钢板
玻璃钢板(即玻璃纤维加强塑料板)具有太阳透射比高、导热系数小、打击强度高等特点，在这些个方面无疑也是可以很好地满足太阳能集热器透明盖板的要求，然而，对玻璃钢板来说，红外透射比以及耐候性能是两个需要重视的问题，玻璃钢板的单色透射比与波长关系曲线表明，单色透射比不仅在2pm之内有很高的数据，而且在2.5pm以上仍有较高的数据因此，玻璃钢板的太阳透射比一般都在0.88以上，但它的红外透射比也比平板玻璃高得多。

玻璃钢板通过使用高键能树脂以及胶衣，可以减少受紫外光破坏的程度，但是，玻璃钢板的使用寿命是无论如何不能跟作为无机材料的平板玻璃相比拟的，固然，玻璃钢板具有一些平板玻璃所没有的特点，例如：玻璃钢板的质量轻，易于太阳能集热器的运输及安装；玻璃钢板的加工性能好，易于根据太阳能集热器产品的需要进行加工成型。

2.透明盖板的层数及间距
透明盖板的层数决定于于太阳能集热器的工作温度及使用地域的天气条件，绝大多数情况下，都采用单层透明盖板；当太阳能集热器的工作温度较高或者在空气温度较低的地域使用，譬如，在我国南方进行太阳能空调或者在我国北方进行太阳能采暖，宜采用双层透明盖板；一般情况下，很少采用3层或3层以上透明盖板，由于随着层数增多，虽然可以进一步减少集热器的对流以及辐射热损失，但同特殊情况大幅度减低现实有效的日头透射比 。

如果在空气温度较高地域进行太阳能游泳池加热，有时候可以不用透明盖板，这种集热器被称为无透明盖板集热器，国际规范ISO9806—3就是专门用于无透明盖板集热器的热性能测试 。

对透明盖板与吸热板之间的间隔，国标里文献提出过各类不同的数据，有的还根据平板夹层内空气自然对流机理提出了最佳间距，但有一点结论是配合的，即透明盖板与吸热板之间的间隔应大于20mm 。

隔热层
隔热层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的器件 。

1.隔热层的材料
用于隔热层的材料有：岩棉、矿棉、聚氨酯、聚苯乙烯等今朝使用较多的是岩棉虽然聚苯乙烯的导热系数很小，但在温度高于70℃时就会变型紧缩，影响它在集热器中的隔热效果在现实使历时，往往需要在底部隔热层与吸热板之间放置一层薄薄的岩棉或矿棉，在四周隔热层的表面贴一层薄的镀铝聚酯薄膜，使隔热层在较低的温度条件下工作，即便如此，时间长久后，仍会有肯定是的紧缩，以是使用聚苯乙烯时，应赐与足够的重视
2.隔热层的厚度
隔热层的厚度应根据选用的材料种类、集热器的工作温度、使用地域的天气条件等因素来确定，应当遵循这样一条原则：材料的导热系数越大、集热器的工作温度越高、使用地域的空气温度越低、则隔热层的厚度就要求越大。

一般来说，底部隔热层的厚度选用30～50mm，侧面隔热层的厚度与之大抵不异。

外壳
外壳是集热器中保护及固定吸热板、透明盖板以及隔热层的器件。

1.外壳的技术要求
根据外壳的功能，要求外壳有肯定是的强度以及刚度，有较好的密封性及耐腐蚀性，而且有美观的外形 。

2.外壳的材料
用于外壳的材料有铝合金板、不锈钢板、碳钢板、塑料、玻璃钢等为了提高外壳的密封性，有的产品已经采用铝合金板一次模型压成成型工艺。

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