平板式與真空管太陽能對比

1、 目錄一:平板式太陽能集熱器與真空管太陽能集熱器熱性能對比 . . 1二:海林高效率平板式太陽能集熱器與國內(nèi)常見平板式太陽能集熱器對比 . . 3三:高選擇性吸熱涂層與黑鉻涂層及其他涂層的對比 . 4四:平板式太陽能集熱器板芯激光焊接與超聲波焊接技術(shù)的對比 . 5附件一:高選擇性吸熱涂層特點 . 6附件二:海林工廠太陽能及相關(guān)產(chǎn)品制造 . 8附件三:高選擇性吸熱涂層介紹 . 9附件四:高選擇性吸熱涂層檢測報告 . 10總結(jié) . 12 一:平板式太陽能集熱器與真空管太陽能集熱器熱性能對比太陽能熱水器是太陽能系統(tǒng)主要部件, 目前市場常見有三大類, 平板熱水器、 真空管太陽能熱水器、 其它類型(包括

2、熱管真空管熱水器、悶曬太陽能熱水器、真空管悶曬熱水器等太陽熱水器。國內(nèi)市場 三種產(chǎn)品平板、真空管和其它產(chǎn)品分別約占 20%、 65%、 15%;而國際市場現(xiàn)狀是:平板、真空管和其它 產(chǎn)品市場份額分別約占 85%、 8%、 7%。太陽能熱水器的主要性能指標是熱性能, 均由第三方測試機構(gòu)給出測試報告。 中國太陽能熱利用專 業(yè)委員會太陽能監(jiān)測中心 (CTS,四年來檢測了 117臺太陽能熱水器,其檢測結(jié)果統(tǒng)計如下: 眾所周知,集熱器效率方程基于不同參考面積,集熱器效率方程中各參數(shù)不同,差別比較大。作 為生產(chǎn)商,一般需給出集熱器的總面積(占地面積 、采光面積、吸熱器面積三個數(shù)據(jù),供設(shè)計選型。 基于吸熱器

3、面積,一般真空管集熱器略高,但由于其結(jié)構(gòu)使然,其總面積一般也大,基于總面積時,平 板集熱器效果最好,瞬時效率相比高 50%以上。集熱器總面積決定了可安裝集熱器數(shù)量,所以,比較起 來,為達到同樣效果,需要平板集熱器數(shù)量最少,投資回報最好。幾種工程上常用集熱器性能比較如下圖,從中可以看出,在低溫熱水(60 需求下,基于總面 積的三種類型集熱器效率差別不大, 而基于吸熱體面積時,平板集熱器相比則有高 達 25%以上的優(yōu)勢。 作為一般的太陽能熱水工程, 最好的選擇是使用平板集熱器。 熱性能報告取自瑞士 SPF 測試中心網(wǎng)站公 布測試報告。集熱器效率比較:數(shù)據(jù)取自 SPF 測試報 集熱器效率比較曲線:基

4、于不同面積 二:海林高效率平板式太陽能集熱器與國內(nèi)常見平板式太陽能集熱器對比 三:高選擇性吸熱涂層與黑鉻涂層及其他涂層的對比不同吸熱涂層的原理和說明 (根據(jù)制備工藝不同 , 又可將選擇性吸收涂層分為四類 。(1 電鍍涂層常用的電鍍涂層主要有黑鎳涂層、 黑鉻涂層、 黑鈷涂層等, 均具有良好的光學(xué)性能。 以黑鉻和黑鎳 的效果最好,吸收發(fā)射比(/接近 613 。但電鍍黑鉻生產(chǎn)成本高,同時鍍液中的 Cr6 + 對環(huán)境 有污染。電鍍黑鎳耗能少、成本低,鍍液中不存在有毒物質(zhì)。但黑鎳涂層薄、熱穩(wěn)定性、耐蝕性較差, 通常只適用于低溫太陽能熱利用。這類涂層一般吸收率為 0.85 0.90,發(fā)射率為 0.15 0

5、.25 。(2 電化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層常用的電化學(xué)涂層有鋁陽極氧化涂層, CuO 轉(zhuǎn)化涂層和鋼的陽極氧化涂層等。其中鋁陽極氧化涂層 光譜選擇性、耐腐蝕、耐光照性能良好,在太陽能熱水器上得到了廣泛應(yīng)用。CuO 轉(zhuǎn)化鍍涂層有一層黑色絨面,保護不好容易導(dǎo)致性能下降,鋼的陽極氧化涂層抗紫外線和抗潮 濕性能好。這類涂層一般吸收率為 0.82 0.88,發(fā)射率為 0.15 0.32 。(3 真空鍍膜涂層 (藍膜使用此工藝利用真空蒸發(fā)和磁控濺射技術(shù)制取,如利用直接蒸發(fā)制取的 PbS/ Al/ Al 涂層。利用磁控濺射制 取的有不銹鋼 - 碳 /銅涂層、 AlCN 涂層、 AlNxOy 涂層和 Ni-Cr涂層等。應(yīng)用

6、比較多的是多層漸變鋁 氮鋁 (Al -N/Al涂層,該涂層具有良好的光譜選擇性,但當溫度升高時,發(fā)射率也隨之急劇上升,只能 在 250 以下使用。還有采用射頻濺射制備的金屬陶瓷復(fù)合涂層,主要應(yīng)用在中高溫領(lǐng)域,它是近年來新開發(fā)的工藝, 如 Ni-Al 2O3 涂層。Wu-AlNx 選擇性涂層,是將鎢、鉻等金屬粒子摻入氮化鋁介質(zhì),得到金屬陶瓷復(fù)合涂層。基片采用 銅、鋁等反射率高的金屬,集熱溫度可達 350 以上。德國 Tinox 和 Bluetec 公司所生產(chǎn)的產(chǎn)品就是采用真空鍍膜,磁控濺射工藝。(4 涂料涂層涂料涂層是一種發(fā)展比較早的涂層,制備方法一般采用 壓縮空氣噴涂法。如 PbS 涂層, 以

7、 0. 1m 林蔓狀晶體 PbS 為顏料, 乙丙橡膠或氟樹脂為粘結(jié)劑, 吸收率為 0.85 0.91,發(fā)射率為 0.230.40,制備簡單,但林蔓狀結(jié)構(gòu)易氧化失去轉(zhuǎn)換性,防銹性能差;硅溶膠吸熱涂層,以硅溶膠作粘結(jié)劑, Fe 粉作發(fā)色體,涂層成本低、耐候性和防水性好,吸收率 為 0.94,發(fā)射率為 0.41,但因為含有機物,使用壽命短。 四:平板式太陽能集熱器板芯激光焊接與超聲波焊接技術(shù)的對比高 選 擇 性 吸 熱 涂 層 主 要 的 加 工 工 藝 如 :當高選擇性的吸熱涂層研發(fā)成功, 如何采用合理、 高效的技術(shù)來制造平板式太陽能集熱器, 并發(fā)揮 其最大的效能,便成為了現(xiàn)代太陽能企業(yè)發(fā)展的核心

8、競爭力。激光技術(shù)是采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chǎn)生巨大能量的光束, 通過脈沖 瞬間發(fā)出的激光焦點達到上千攝氏度, 會在幾毫秒內(nèi)將金屬熔化和蒸發(fā), 我們利用這一效應(yīng)來進行太陽 能集熱器板芯流道與高選擇性吸熱涂層的焊接。我們將激光焊接用于平板式太陽能集熱器板芯的制造,能夠在最小程度破壞吸熱涂層表面的前提 下,使焊點更牢固,從而保證成品具有更高的吸熱效率,同時大大提升了生產(chǎn)效能。超聲波焊接作為目前平板式太陽能集熱器主要的生產(chǎn)工藝, 主要被歐洲眾多的企業(yè)所采用, 在此技 術(shù)上生產(chǎn)的產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于世界各地的項目案例中。近年來, 一些企業(yè)開始的技術(shù)革新, 在對比傳統(tǒng)的超聲波焊接會因

9、為金屬接觸面積大, 對吸熱體正 面涂層產(chǎn)生損壞,而被破壞的涂層自然熱損失較大的問題,而轉(zhuǎn)向采用更高性能的激光焊接。通過一些機構(gòu)對使用超聲波焊接和激光焊接的產(chǎn)品實際檢測得出:·激 光 焊接 不 僅能 夠?qū)?現(xiàn) 銅 +銅 焊接 ,更解 決了 傳 統(tǒng)超 聲 波焊 接無 法 進行 銅 +鋁 焊接 的 技 術(shù) , 合理 降 低了 成本 。·超 聲 波是 在 吸熱 涂層 正 面通 過 滾動 進行 焊 接, 破壞 吸 熱涂 層表 面 而留 下一 條 焊接 線; 而 采 用激 光 ,則 是 在背 面進 行 焊接 ,瞬 間 高溫 將兩 種 材料 融化 貼 合在 一 起,使成 品 具 有 更

10、平整 、 美觀 的效 果 。·使 用 激光 焊 接,流 道與 吸熱 涂 層間 的結(jié) 合 強度 更高 ,能夠 將更 多 的熱 量 快速 傳遞 ,因 而 使 太陽 能 集熱 器具 備 更高 的 吸熱 效能 。目 前 在 國 內(nèi)市 場 常 見的 平 板式 太 陽 能集 熱 器 產(chǎn)品 , 由于 生 產(chǎn) 工藝 以 及 加工 設(shè) 備 的 水 平 , 無 法 實現(xiàn) 整 板 超 聲 波焊 接 , 因 此 都采 用 單 條 超 聲波 焊 接 的 方 式, 將 吸 熱 膜 與銅 管 焊接 在一 起 ,再 將 7條焊 接好 的 銅管 翼片 與 橫管 焊接 ,組 成集 熱板 芯 。 這 類 產(chǎn)品 整 體的

11、外觀 較 差 ,而 后 焊接 會造 成 試壓 過程 不 穩(wěn)定 ,成品 一 致性 也較 差 。 目 前 銷 售 也 都 集 中在 華 南 地 區(qū) ,也 有 一 部 分 產(chǎn)品 出 口 到 國 外相 對 產(chǎn) 品 和 技術(shù) 要 求 不 高 的地 區(qū) 。超 聲 波 焊 接等 離 子 體 焊 接 (熱 焊 激 光 焊 接軟 釬 焊 附件一:高選擇性吸熱涂層特點 附件二:海林工廠太陽能及相關(guān)產(chǎn)品制造 附件三:高選擇性吸熱涂層介紹海 林 太 陽 能 集 熱 板 芯 采 用 德 國 進 口 高 選 擇 性 吸 熱 材 料 , 用 于 平 板 式 太 陽 能 集 熱 器 板 芯 加 工 。該 涂 層 是 通 過

12、一 種 特 別 開 發(fā) 的 物 理 真 空 法 (PVD , 將 涂 層 連 續(xù) 地 鍍 在 卷 狀 金 屬 帶 上 。 在 真 空 環(huán) 境 中 , 鈦 在 電 子 射 線 槍 的 作 用 下 被 汽 化 , 汽 化 物 在 加 入 氮 和 氧 后 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 成 為 氮 氧 化 鈦 并 在 金 屬 帶 上 沉 積 冷 凝 , 石 英 在 被 汽 化 后 形 成 第 二 層 抗 反 射層 并 起 到 保 護 作 用 。 其 吸 收 率 (a=0.95 , 反 射 率 只 有 (qT=0.04 。高 選 擇 性 涂 層 不 僅 是 一 種 高 吸 收 率 的 涂 層 , 而 且 可

13、以 在 減 少 反 射 的 同 時 將 熱 能 存 在 吸 收 體 內(nèi) 部 (低 發(fā) 射 率 。 結(jié) 果 證 明 , 即 使 在 多 云 的 天 氣 條 件 下 也 可 以 很 大 程 度 的 提 高 集 熱 板 的 工 作 效 率 。 經(jīng) 檢 驗 證 實 , 即 使 在 使 用 25年 后 , 太 陽 能 集 熱 板 中 的 高 選 擇 性 吸 熱 涂 層 吸 收 體 仍 能 保 持 其 初 始 性 能 的 95%。德 國 進 口 高 選 擇 性 吸 熱 涂 層 結(jié) 構(gòu) 示 意 :附件四 附件四：高選擇性吸熱涂層檢測報告 10 11 總結(jié) 海林太陽能是目前國內(nèi)率先在平板式太陽能集熱器生產(chǎn)技術(shù)

14、上，采用整板進口 德 國 Tin ox 和 德 國 Blue te c 高 選 擇 性 吸 熱 涂 層 材 料 。 對 比 國 內(nèi) 黑 鉻 涂 層 的 集 熱 器 在 整 體 熱 性 能 上 面 有 大 幅 度 提 升 。該 材 料 經(jīng) 過 德 國 實 驗 室 測 試 在 使 用 了 25 年 后 仍 能 保 證 其 初 始 效 率 的 95% 。 目前國內(nèi)平板太陽能的制造企業(yè)所采用的生產(chǎn)工藝大多為單條超聲波焊接的板 芯，不同的廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品在邊框形式上面不同，而安裝沒有固定的方式， 都是在現(xiàn)場屋面焊接。 對 比 德 國 Bud er us 在 中 國 市 場 推 廣 的 平 板 式 太 陽

15、 能 產(chǎn) 品 ， 海 林 的 產(chǎn) 品 已 經(jīng) 在 采 用德國高選擇性吸熱涂層板芯，同時也運用較為領(lǐng)先的激光焊接技術(shù)來加工該 材料。而作為國際知名的品牌在中國銷售的產(chǎn)品還在使用黑鉻板芯，以相對低 廉成本的產(chǎn)品來取得市場。而事實上，因為中國大部分的地區(qū)擁有四季分明的 氣候特征，而特別是在秋、冬季節(jié)，因為日照輻照量的變化，采用高選擇性的 吸熱材料制造的平板式太陽能集熱器與春、夏季節(jié)相比較，同樣能夠?qū)⑺嵘?很高的溫度，而黑鉻涂層的集熱器，由于材料自身發(fā)射率較高，因此生產(chǎn)的太 陽能集熱器整體效率也較低。 對比國內(nèi)制造的平板式太陽能集熱器板芯所采用的鍍黑鉻工藝，從目前市場的 產(chǎn)品看來由于生產(chǎn)工藝和實際生產(chǎn)過程中的品質(zhì)控制，產(chǎn)品始終處于一個較低 端的水平，銷售市場也都集中在中國華南地區(qū)以及一些低端產(chǎn)品需求的國家和 地區(qū)。 隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，越來越多的太陽能制造企業(yè)已經(jīng)將高選擇性材料用于 太陽能集熱器產(chǎn)品的制造，來獲得更高性能和更穩(wěn)定及長壽命的產(chǎn)品。 自 2 007 年 起 , 國 內(nèi) 市 場 所 能 見 到 的 平 板 式 太 陽 能 集 熱 器 產(chǎn) 品 有 來 自 澳 大 利 亞 , 德 國 , 意 大 利 等 國