平板式与真空管太阳能对比

1、 目录一:平板式太阳能集热器与真空管太阳能集热器热性能对比 . . 1二:海林高效率平板式太阳能集热器与国内常见平板式太阳能集热器对比 . . 3三:高选择性吸热涂层与黑铬涂层及其他涂层的对比 . 4四:平板式太阳能集热器板芯激光焊接与超声波焊接技术的对比 . 5附件一:高选择性吸热涂层特点 . 6附件二:海林工厂太阳能及相关产品制造 . 8附件三:高选择性吸热涂层介绍 . 9附件四:高选择性吸热涂层检测报告 . 10总结 . 12 一:平板式太阳能集热器与真空管太阳能集热器热性能对比太阳能热水器是太阳能系统主要部件, 目前市场常见有三大类, 平板热水器、 真空管太阳能热水器、 其它类型(包括

2、热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等太阳热水器。国内市场 三种产品平板、真空管和其它产品分别约占 20%、 65%、 15%;而国际市场现状是:平板、真空管和其它 产品市场份额分别约占 85%、 8%、 7%。太阳能热水器的主要性能指标是热性能, 均由第三方测试机构给出测试报告。 中国太阳能热利用专 业委员会太阳能监测中心 (CTS,四年来检测了 117台太阳能热水器,其检测结果统计如下: 众所周知,集热器效率方程基于不同参考面积,集热器效率方程中各参数不同,差别比较大。作 为生产商,一般需给出集热器的总面积(占地面积 、采光面积、吸热器面积三个数据,供设计选型。 基于吸热器

3、面积,一般真空管集热器略高,但由于其结构使然,其总面积一般也大,基于总面积时,平 板集热器效果最好,瞬时效率相比高 50%以上。集热器总面积决定了可安装集热器数量,所以,比较起 来,为达到同样效果,需要平板集热器数量最少,投资回报最好。几种工程上常用集热器性能比较如下图,从中可以看出,在低温热水(60 需求下,基于总面 积的三种类型集热器效率差别不大, 而基于吸热体面积时,平板集热器相比则有高 达 25%以上的优势。 作为一般的太阳能热水工程, 最好的选择是使用平板集热器。 热性能报告取自瑞士 SPF 测试中心网站公 布测试报告。集热器效率比较:数据取自 SPF 测试报 集热器效率比较曲线:基

4、于不同面积 二:海林高效率平板式太阳能集热器与国内常见平板式太阳能集热器对比 三:高选择性吸热涂层与黑铬涂层及其他涂层的对比不同吸热涂层的原理和说明 (根据制备工艺不同 , 又可将选择性吸收涂层分为四类 。(1 电镀涂层常用的电镀涂层主要有黑镍涂层、 黑铬涂层、 黑钴涂层等, 均具有良好的光学性能。 以黑铬和黑镍 的效果最好,吸收发射比(/接近 613 。但电镀黑铬生产成本高,同时镀液中的 Cr6 + 对环境 有污染。电镀黑镍耗能少、成本低,镀液中不存在有毒物质。但黑镍涂层薄、热稳定性、耐蚀性较差, 通常只适用于低温太阳能热利用。这类涂层一般吸收率为 0.85 0.90,发射率为 0.15 0

5、.25 。(2 电化学转化涂层常用的电化学涂层有铝阳极氧化涂层, CuO 转化涂层和钢的阳极氧化涂层等。其中铝阳极氧化涂层 光谱选择性、耐腐蚀、耐光照性能良好,在太阳能热水器上得到了广泛应用。CuO 转化镀涂层有一层黑色绒面,保护不好容易导致性能下降,钢的阳极氧化涂层抗紫外线和抗潮 湿性能好。这类涂层一般吸收率为 0.82 0.88,发射率为 0.15 0.32 。(3 真空镀膜涂层 (蓝膜使用此工艺利用真空蒸发和磁控溅射技术制取,如利用直接蒸发制取的 PbS/ Al/ Al 涂层。利用磁控溅射制 取的有不锈钢 - 碳 /铜涂层、 AlCN 涂层、 AlNxOy 涂层和 Ni-Cr涂层等。应用

6、比较多的是多层渐变铝 氮铝 (Al -N/Al涂层,该涂层具有良好的光谱选择性,但当温度升高时,发射率也随之急剧上升,只能 在 250 以下使用。还有采用射频溅射制备的金属陶瓷复合涂层,主要应用在中高温领域,它是近年来新开发的工艺, 如 Ni-Al 2O3 涂层。Wu-AlNx 选择性涂层,是将钨、铬等金属粒子掺入氮化铝介质,得到金属陶瓷复合涂层。基片采用 铜、铝等反射率高的金属,集热温度可达 350 以上。德国 Tinox 和 Bluetec 公司所生产的产品就是采用真空镀膜,磁控溅射工艺。(4 涂料涂层涂料涂层是一种发展比较早的涂层,制备方法一般采用 压缩空气喷涂法。如 PbS 涂层, 以

7、 0. 1m 林蔓状晶体 PbS 为颜料, 乙丙橡胶或氟树脂为粘结剂, 吸收率为 0.85 0.91,发射率为 0.230.40,制备简单,但林蔓状结构易氧化失去转换性,防锈性能差;硅溶胶吸热涂层,以硅溶胶作粘结剂, Fe 粉作发色体,涂层成本低、耐候性和防水性好,吸收率 为 0.94,发射率为 0.41,但因为含有机物,使用寿命短。 四:平板式太阳能集热器板芯激光焊接与超声波焊接技术的对比高 选 择 性 吸 热 涂 层 主 要 的 加 工 工 艺 如 :当高选择性的吸热涂层研发成功, 如何采用合理、 高效的技术来制造平板式太阳能集热器, 并发挥 其最大的效能,便成为了现代太阳能企业发展的核心

8、竞争力。激光技术是采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束, 通过脉冲 瞬间发出的激光焦点达到上千摄氏度, 会在几毫秒内将金属熔化和蒸发, 我们利用这一效应来进行太阳 能集热器板芯流道与高选择性吸热涂层的焊接。我们将激光焊接用于平板式太阳能集热器板芯的制造,能够在最小程度破坏吸热涂层表面的前提 下,使焊点更牢固,从而保证成品具有更高的吸热效率,同时大大提升了生产效能。超声波焊接作为目前平板式太阳能集热器主要的生产工艺, 主要被欧洲众多的企业所采用, 在此技 术上生产的产品已被广泛应用于世界各地的项目案例中。近年来, 一些企业开始的技术革新, 在对比传统的超声波焊接会因

9、为金属接触面积大, 对吸热体正 面涂层产生损坏,而被破坏的涂层自然热损失较大的问题,而转向采用更高性能的激光焊接。通过一些机构对使用超声波焊接和激光焊接的产品实际检测得出:·激 光 焊接 不 仅能 够实 现 铜 +铜 焊接 ,更解 决了 传 统超 声 波焊 接无 法 进行 铜 +铝 焊接 的 技 术 , 合理 降 低了 成本 。·超 声 波是 在 吸热 涂层 正 面通 过 滚动 进行 焊 接, 破坏 吸 热涂 层表 面 而留 下一 条 焊接 线; 而 采 用激 光 ,则 是 在背 面进 行 焊接 ,瞬 间 高温 将两 种 材料 融化 贴 合在 一 起,使成 品 具 有 更

10、平整 、 美观 的效 果 。·使 用 激光 焊 接,流 道与 吸热 涂 层间 的结 合 强度 更高 ,能够 将更 多 的热 量 快速 传递 ,因 而 使 太阳 能 集热 器具 备 更高 的 吸热 效能 。目 前 在 国 内市 场 常 见的 平 板式 太 阳 能集 热 器 产品 , 由于 生 产 工艺 以 及 加工 设 备 的 水 平 , 无 法 实现 整 板 超 声 波焊 接 , 因 此 都采 用 单 条 超 声波 焊 接 的 方 式, 将 吸 热 膜 与铜 管 焊接 在一 起 ,再 将 7条焊 接好 的 铜管 翼片 与 横管 焊接 ,组 成集 热板 芯 。 这 类 产品 整 体的

11、外观 较 差 ,而 后 焊接 会造 成 试压 过程 不 稳定 ,成品 一 致性 也较 差 。 目 前 销 售 也 都 集 中在 华 南 地 区 ,也 有 一 部 分 产品 出 口 到 国 外相 对 产 品 和 技术 要 求 不 高 的地 区 。超 声 波 焊 接等 离 子 体 焊 接 (热 焊 激 光 焊 接软 钎 焊 附件一:高选择性吸热涂层特点 附件二:海林工厂太阳能及相关产品制造 附件三:高选择性吸热涂层介绍海 林 太 阳 能 集 热 板 芯 采 用 德 国 进 口 高 选 择 性 吸 热 材 料 , 用 于 平 板 式 太 阳 能 集 热 器 板 芯 加 工 。该 涂 层 是 通 过

12、一 种 特 别 开 发 的 物 理 真 空 法 (PVD , 将 涂 层 连 续 地 镀 在 卷 状 金 属 带 上 。 在 真 空 环 境 中 , 钛 在 电 子 射 线 枪 的 作 用 下 被 汽 化 , 汽 化 物 在 加 入 氮 和 氧 后 发 生 化 学 反 应 成 为 氮 氧 化 钛 并 在 金 属 带 上 沉 积 冷 凝 , 石 英 在 被 汽 化 后 形 成 第 二 层 抗 反 射层 并 起 到 保 护 作 用 。 其 吸 收 率 (a=0.95 , 反 射 率 只 有 (qT=0.04 。高 选 择 性 涂 层 不 仅 是 一 种 高 吸 收 率 的 涂 层 , 而 且 可

13、以 在 减 少 反 射 的 同 时 将 热 能 存 在 吸 收 体 内 部 (低 发 射 率 。 结 果 证 明 , 即 使 在 多 云 的 天 气 条 件 下 也 可 以 很 大 程 度 的 提 高 集 热 板 的 工 作 效 率 。 经 检 验 证 实 , 即 使 在 使 用 25年 后 , 太 阳 能 集 热 板 中 的 高 选 择 性 吸 热 涂 层 吸 收 体 仍 能 保 持 其 初 始 性 能 的 95%。德 国 进 口 高 选 择 性 吸 热 涂 层 结 构 示 意 :附件四 附件四：高选择性吸热涂层检测报告 10 11 总结 海林太阳能是目前国内率先在平板式太阳能集热器生产技术

14、上，采用整板进口 德 国 Tin ox 和 德 国 Blue te c 高 选 择 性 吸 热 涂 层 材 料 。 对 比 国 内 黑 铬 涂 层 的 集 热 器 在 整 体 热 性 能 上 面 有 大 幅 度 提 升 。该 材 料 经 过 德 国 实 验 室 测 试 在 使 用 了 25 年 后 仍 能 保 证 其 初 始 效 率 的 95% 。 目前国内平板太阳能的制造企业所采用的生产工艺大多为单条超声波焊接的板 芯，不同的厂家所生产的产品在边框形式上面不同，而安装没有固定的方式， 都是在现场屋面焊接。 对 比 德 国 Bud er us 在 中 国 市 场 推 广 的 平 板 式 太 阳

15、 能 产 品 ， 海 林 的 产 品 已 经 在 采 用德国高选择性吸热涂层板芯，同时也运用较为领先的激光焊接技术来加工该 材料。而作为国际知名的品牌在中国销售的产品还在使用黑铬板芯，以相对低 廉成本的产品来取得市场。而事实上，因为中国大部分的地区拥有四季分明的 气候特征，而特别是在秋、冬季节，因为日照辐照量的变化，采用高选择性的 吸热材料制造的平板式太阳能集热器与春、夏季节相比较，同样能够将水提升 很高的温度，而黑铬涂层的集热器，由于材料自身发射率较高，因此生产的太 阳能集热器整体效率也较低。 对比国内制造的平板式太阳能集热器板芯所采用的镀黑铬工艺，从目前市场的 产品看来由于生产工艺和实际生产过程中的品质控制，产品始终处于一个较低 端的水平，销售市场也都集中在中国华南地区以及一些低端产品需求的国家和 地区。 随着新材料技术的发展，越来越多的太阳能制造企业已经将高选择性材料用于 太阳能集热器产品的制造，来获得更高性能和更稳定及长寿命的产品。 自 2 007 年 起 , 国 内 市 场 所 能 见 到 的 平 板 式 太 阳 能 集 热 器 产 品 有 来 自 澳 大 利 亚 , 德 国 , 意 大 利 等 国