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銘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(diǎn)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(bào)告10總結(jié)12: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

2、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(biāo) 是 熱 性 能 ， 均 由 第 三 方 測 試 機(jī) 構(gòu) 給 出 測 試 報(bào) 告 。 中 國 太 陽 能 熱 利 用 專業(yè)委員會(huì)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(jì)如下：檢測結(jié)果產(chǎn)品類型日平均效率國標(biāo)要求45%-2平均熱損系數(shù)國標(biāo)要求 W5W/MC達(dá)標(biāo)%未達(dá)標(biāo)%全達(dá)標(biāo)平板熱水器39臺3692.337.738臺4.0真空管熱水器78臺6583.31316.772臺1.5眾所周知，集熱器

3、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(gè)數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)選型?；谖鼰崞髅娣e，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(shí)，平板集熱器效果最好，瞬時(shí)效率相比高50%A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(dá)到同樣效果，需要平板集熱器數(shù)量最少，投資回報(bào)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?zé)崴?0C）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(shí)，平板集熱器相比則有高達(dá)25%A上的優(yōu)勢。作為一般的太陽能熱水工程

4、，最好的選擇是使用平板集熱器。熱性能報(bào)告取自瑞士SPF測試中心網(wǎng)站公布測試報(bào)告。集熱器效率比較：數(shù)據(jù)取自SPF測試報(bào)SPFNr.C910C609C588太陽能集熱器類型qI；-第,：I:總面積G2m2.834.082.532吸熱體面積A2m1.632.862.35面積比A/G%58%70%93%集熱器效率，基于總面積YO0.4580.5390.722a12W/km2.061.113.51a2W/k2n20.0020.0040.0044集熱器效率比較曲線：基于不同面積集熱器效率曲線基于吸熱器面積太陽輻照8gW/m。環(huán)境溫度20“J冷水潟度15K熱水溫度KHaHaiLinSolariLinSola

5、rC910 C5B8集熱轉(zhuǎn)效率集熱器效率OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO9 98 87 76546543 32-102-10 ! !* *! !; ;! !， * *00000000000000000000H-C60S-C58S11111111111111111135455565758595105115HatinSolHatinSolarar：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項(xiàng)目海林太陽能德國產(chǎn)品國內(nèi)平板產(chǎn)品外觀1 1平板式太陽能集熱器尺寸1000mm2000m訴80mm（標(biāo)準(zhǔn)）可以訂制規(guī)格1145mm2070mm90mm1000mm2000mm76%（最局

6、可以達(dá)到86%）Y=78%Y=60%73%熱損系數(shù)a1=3.35W/m2Ka2=0.0112W/m2Ha1=3.80W/m2Ka2=0.012W/m2K2較大三：高選擇性吸熱涂層與黑銘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饃涂層、黑銘涂層、黑鉆涂層等，均具有良好的光學(xué)性能。以黑銘和黑饃的效果最好，吸收發(fā)射比(a/e)接近613。但電鍍黑銘生產(chǎn)成本高，同時(shí)鍍液中的Cr6+對環(huán)境有污染。電鍍黑銀耗能少、成本低，鍍液中不存在有毒物質(zhì)。但黑銀涂層薄、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

7、一般吸收率為0.850.90,發(fā)射率為0.150.25。(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(hù)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0.820.88,發(fā)射率為0.150.32。(3)真空鍍膜涂層(藍(lán)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

8、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(dāng)溫度升高時(shí)，發(fā)射率也隨之急劇上升，只能在250C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-Al2O3涂層。Wu-AlNx選擇性涂層，是將鴇、銘等金屬粒子摻入氮化鋁介質(zhì)，得到金屬陶瓷復(fù)合涂層?；捎勉~、鋁等反射率高的金屬，集熱溫度可達(dá)350C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0.1m林蔓狀晶體PbS為顏料，乙丙橡

9、膠或氟樹脂為粘結(jié)劑，吸收率為0.850.91,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，F(xiàn)e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?yàn)楹袡C(jī)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)的對比超聲波焊接等離子體焊接（熱焊）激光焊接軟釬焊當(dāng)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)

10、出的激光焦點(diǎn)達(dá)到上千攝氏度，會(huì)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(jìn)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(diǎn)更牢固，從而保證成品具有更高的吸熱效率，同時(shí)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(xiàng)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(huì)因?yàn)榻饘俳佑|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(jī)構(gòu)

11、對使用超聲波焊接和激光焊接的產(chǎn)品實(shí)際檢測得出：激光焊接不僅能夠?qū)崿F(xiàn)銅+銅焊接，更解決了傳統(tǒng)超聲波焊接無法進(jìn)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(dòng)進(jìn)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(jìn)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(qiáng)度更高，能夠?qū)⒏嗟臒崃靠焖賯鬟f，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(shí)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

12、翼片與橫管焊接，組成集熱板芯。這類產(chǎn)品整體的外觀較差，而后焊接會(huì)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)。高選擇性吸熱涂層主要的加工工藝如：附件一：高選擇性吸熱涂層特點(diǎn)決定太陽能集熱器最想性能表現(xiàn)的是最高的太陽能輻射吸收比最低的熱輻射發(fā)射比任何一種太陽能吸熱體效率都取決于其將太陽光轉(zhuǎn)換成熱的能力。對于太陽輻射的高吸收率應(yīng)該是最基本的條件而且是非常容易達(dá)到的，最具挑戰(zhàn)性的則是如何將太陽能儲(chǔ)存在金屬內(nèi)部。高選擇性吸熱涂層，可以在減少反射的同時(shí)將熱能存在吸收體的內(nèi)部（低發(fā)射率）。結(jié)果證明，如果在太陽能集熱器系統(tǒng)中使用高選擇

13、性吸熱涂層即使在多云的天氣條件下也可以很大程度地提高系統(tǒng)的工作效率。高選擇性吸熱涂層的顏色是由入射光線在石英玻璃層內(nèi)部， 經(jīng)過多重反射后形成的。根據(jù)減反射層石英玻璃的厚度， 某些波段的光被轉(zhuǎn)化成熱能， 只有一小部分波段的光被反射掉，其波長決定了呈現(xiàn)出的顏色。由于高選擇性吸熱涂層只反射少量的藍(lán)色光，所以涂層的顏色看上去是藍(lán)色的。涂層的顏色只取決于光的顏色，并不是由材料的基本顏色決定的。高選擇性吸熱涂層作用的條件是太陽能輻射能量被照射在一個(gè)不同的波長范圍（2.5V科城的熱輻射（2.5m）表面。獨(dú)特的涂層構(gòu)成了高選擇性吸熱體，包括以下特點(diǎn)：太陽能輻射范圍的高吸收比（低反射）a=95%吸收比紅外線范圍

14、的極低的發(fā)射比（高反射）3=5%發(fā)射比這些特性，使用高選擇性吸熱涂層能夠?qū)?0%勺太陽輻射轉(zhuǎn)化成熱能。黑色表面是非常好的太陽能輻射吸熱體，但確定是：吸熱層表面變熱，并開始以熱輻射（遠(yuǎn)紅外輻射）的形式釋放能量，因此大約有50%被吸收的能量在尚未導(dǎo)熱之前就丟失了。在一些熱帶地區(qū)（如赤道附近）黑色涂層與藍(lán)色高選擇性涂層對比的差異性并不明顯，而一旦使用在寒冷地區(qū)，高選擇性吸熱涂層則會(huì)發(fā)揮很強(qiáng)的吸熱效能。而我們常見的黑色涂層多為采用電鍍工藝和電化學(xué)工藝形成的，由于其生產(chǎn)工藝的高污染，現(xiàn)在已經(jīng)逐步被一些制造型企業(yè)所淘汰。.艮償射45%45%熱能德國BlueTec公司作為德國三大平板式太陽能板芯高選擇性吸熱

15、涂層的供應(yīng)商,其產(chǎn)品主要是在金屬板表面鍍膜，而目前該公司所使用的生產(chǎn)線為目前世界最先進(jìn)，第三代連續(xù)鍍膜生產(chǎn)線。HaiLinSoltrHaiLinSoltr7目前德國Bluetec公司是全球最大供應(yīng)量的太陽能集熱器板芯，高選擇性吸熱涂層的供應(yīng)商。而在中國，與海林太陽能達(dá)成戰(zhàn)略合作的關(guān)系，不僅為我們提供高效率的鍍膜產(chǎn)品，并與海林合作共同推進(jìn)國內(nèi)市場的高品質(zhì)產(chǎn)品的應(yīng)用。HaLinSolarHaLinSolar附件二：海林工廠太陽能及相關(guān)產(chǎn)品制造集熱器板芯流道焊接自動(dòng)沖孔設(shè)備集熱器板芯激光焊接太陽能集熱器成品控制器生產(chǎn)流水線泵站組裝流水線HaLinHaLinSDIBT海林太陽能集熱板芯采用德國進(jìn)口高選

16、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(hù)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，而且可以在減少反射的同時(shí)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(yàn)證實(shí)，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%

17、。EMpluiEMplui糊SJSO/CD12SJSO/CD12加之2 2倒gTIEATaskXgTIEATaskX的古去閑凄=曰鈾K K斯飛髭甫命.Ft.Ft壯膾桂哼芝吊皿第彈脂1it叫H施.東i抑r胖:翩院丸25國對于苒曲力.Mmwone9KaMMiBlueleE,ngH.高選擇性吸收層高選擇性吸收層苴廨國，上“和二破會(huì)肥附件三：高選擇性吸熱涂層介紹高選擇性吸熱添高選擇性吸熱添J8,保證產(chǎn)品國待更高嗎攝制率及更精久確定性保證產(chǎn)品國待更高嗎攝制率及更精久確定性德國進(jìn)口高選擇性吸熱涂層結(jié)構(gòu)示意：空等產(chǎn) j.時(shí)春冷岸世浪需收息附件四：高選擇性吸熱涂層檢測報(bào)告F FW Wnho+ernho+er|

18、rnlnA|rnlnA501501小電EnTigieiyii*FTflEnTigieiyii*FTflMeBprotokollMessungde-ssolarenAbsorptionsgradesunddesthermischenEmisslonsgradesMessverfahrenMessverfahrenDersolareAhsofptarsgradurtdDersolareAhsofptarsgradurtdderderthefmischeFmfisnnsgradwerdenindinektClberthefmischeFmfisnnsgradwerdenindinektClberMe

19、ssjrgerMessjrgerdelipdelipekbaekbafirfir卜善 FRtflfiziaTs-gdeiRtflfiziaTs-gdeif fjrjrserserVinttVintt白卜ung(S*zurPrct&nnsrr-a5*ung(S*zurPrct&nnsrr-a5*imimWellerarrgenb=Wellerarrgenb=r reich0.33eich0.33prnprng g17pm17pmbestimmtbestimmt一映匚一映匚w w匚=E-Jririer-5seker-5sek：rororrerrrerIPSIPS66derFirrr

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