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吸熱板

⒈管板式吸熱板

平板太陽(yáng)能集熱器管板式吸熱板
管板式吸熱板是將排管與平板以一定的結(jié)合方式連接構(gòu)成吸熱條帶（如右圖所示），然后再與上下集管焊接成平板太陽(yáng)能集熱器吸熱板。這是目前國(guó)內(nèi)外使用比較普遍的吸熱板結(jié)構(gòu)類型。
⒉翼管式吸熱板
翼管式吸熱板是利用模子擠壓拉伸工藝制成金屬管兩側(cè)連有翼片的吸熱條帶（如右圖），然后再與上下集管焊接成吸熱板。平板太陽(yáng)能集熱器吸熱板材料一般采用鋁合金。
翼管式吸熱板的優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，管子和平板是一體，無(wú)結(jié)合熱阻；耐壓能力強(qiáng)，鋁合金管可以承受較高的壓力。
翼管式吸熱板的缺點(diǎn)：水質(zhì)不易保證，鋁合金會(huì)被腐蝕；材料用量大，工藝要求管壁和翼片都有較大的厚度；動(dòng)態(tài)特性差，吸熱板有較大的熱容量。

平板太陽(yáng)能集熱器翼管式吸熱板

⒊蛇管式吸熱板
蛇管式吸熱板是將金屬管彎曲成蛇形（如右圖），然后再與平板焊接構(gòu)成吸熱板。這種結(jié)構(gòu)類型在國(guó)外使用較多。吸熱板材料一般采用銅，焊接工藝可采用高頻焊接或超聲焊接。
蛇管式吸熱板優(yōu)點(diǎn)：不需要另外焊接集管，減少泄漏的可能性；熱效率高，無(wú)結(jié)合熱阻；水質(zhì)清潔，銅管不會(huì)被腐蝕；保證質(zhì)量，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；耐壓能力強(qiáng)，銅管可以承受較高的壓力。
蛇管式吸熱板缺點(diǎn)：流動(dòng)阻力大，流體通道不是并聯(lián)而是串聯(lián)；焊接難度大，焊縫不是直線而是曲線。

平板太陽(yáng)能集熱器管板式吸熱板

⒋扁盒式吸熱板
扁盒式吸熱板是將兩塊金屬板分別模壓成型，然后再焊接成一體構(gòu)成吸熱板，吸熱板材料可采用不銹鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等。
通常，流體通道之間采用點(diǎn)焊工藝，平板太陽(yáng)能集熱器扁盒式吸熱板四周采用滾焊工藝?！∑桨逄?yáng)能集熱器扁盒式吸熱板優(yōu)點(diǎn)：熱效率高，管子和平板是一體，無(wú)結(jié)合熱阻；不需要焊接集管，流體通道和集管采用一次模壓成型。
扁盒式吸熱板缺點(diǎn)：焊接工藝難度大，容易出現(xiàn)焊接穿透或者焊接不牢的問(wèn)題；耐壓能力差，焊點(diǎn)不能承受較高的壓力；動(dòng)態(tài)特性差，流體通道的橫截面大，吸熱板有較大的熱容量；有時(shí)水質(zhì)不易保證，鋁合金和鍍鋅鋼都會(huì)被腐蝕。
涂層
為了使平板太陽(yáng)能集熱器吸熱板可以最大限度地吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)換成熱能，在吸熱板上應(yīng)覆蓋有深色的涂層，這稱為太陽(yáng)能吸收涂層。
吸熱板的涂層材料對(duì)吸收太陽(yáng)輻射能量起非常重要的作用。因?yàn)樘?yáng)輻射的波長(zhǎng)主要集中在0.3~2.5μm的范圍內(nèi)，而吸熱板的熱輻射則主要集中在2~20μm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，要增強(qiáng)吸熱板對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力，又要減小熱損失，降低吸熱板的熱輻射，就需要采用選擇性涂料。選擇性涂料是對(duì)太陽(yáng)短波輻射具有較高吸收率，而對(duì)長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率卻較低的一種涂料，目前國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)廠大多采用磁控濺射的方法制作選擇性涂層，可達(dá)到吸收率0.93～0.95，發(fā)射率0.12~0.04，大大提高了產(chǎn)品熱性能。
吸收涂層可分為兩大類：
⑴非選擇性吸收涂層和選擇性吸收涂層。
⑵非選擇性吸收涂層是指其光學(xué)特性與輻射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的吸收涂層；選擇性吸收涂層則是指其光學(xué)特性隨輻射波長(zhǎng)不同有顯著變化的吸收涂層。
一般而言，要單純達(dá)到高的太陽(yáng)吸收比并不十分困難，難的是要在保持高的太陽(yáng)吸收比的同時(shí)又達(dá)到低的發(fā)射率。對(duì)于選擇性吸收涂層來(lái)說(shuō)，隨著太陽(yáng)吸收比的提高，往往發(fā)射率也隨之升高；對(duì)于通常使用的黑板漆來(lái)說(shuō)，其太陽(yáng)吸收比可高達(dá)0.95，但發(fā)射率也在0.90左右，所以屬于非選擇性吸收涂層。
選擇性吸收涂層可以用多種方法來(lái)制備，如噴涂方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法、真空蒸發(fā)方法、磁控濺射方法等。采用這些方法制備的選擇性吸收涂層，絕大多數(shù)的太陽(yáng)吸收比都可達(dá)到0.90以上，但是它們可達(dá)到的發(fā)射率范圍卻有明顯的區(qū)別。從發(fā)射率的性能角度出發(fā)，上述各種方法優(yōu)劣的排列順序應(yīng)是：磁控濺射方法、真空蒸發(fā)方法、電化學(xué)方法、化學(xué)方法、噴涂方法。當(dāng)然，每種方法的發(fā)射率值都有一定的范圍，某種涂層的實(shí)際發(fā)射率值取決于制備該涂層工藝優(yōu)化的程度。
按吸熱板涂層可分類為：電鍍涂層、化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層、真空鍍涂層。
⒈電鍍涂層：
⑴黑鉻涂層
黑鉻涂層的吸收比α和發(fā)射比ε分別為0.93～0.97和0.07～0.15，α/ε為6～13，具有優(yōu)良的光譜選擇性。黑鉻涂層的熱穩(wěn)定性和抗高溫性能也很好，適用于高溫條件，在300℃能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。此外，黑鉻涂層還具有較好的耐候性和耐蝕性。但是，現(xiàn)在采用的電鍍黑鉻工藝，電流密度大（15～200A/dm2），溶液導(dǎo)電性差，電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱，需要冷卻和通風(fēng)排氣才能維持正常生產(chǎn)。另外，黑鉻鍍?cè)诜倾~件上，需要先預(yù)鍍銅，再鍍光亮鎳，最后鍍黑鉻，生產(chǎn)成本較高。
⑵黑鎳涂層
黑鎳涂層的吸收比α可達(dá)0.93～0.96，熱發(fā)射比ε為0.08～0.15，α/ε接近6～12，其吸收性能較好。黑鎳涂層很薄，為了提高涂層與基體的結(jié)合力和耐蝕性，常采用中間涂層（如Ni，Cu，Cd）或雙層鎳涂層。由于黑鎳涂層的熱穩(wěn)定性、耐蝕性較差，通常只適用于低溫太陽(yáng)能熱利用。
⑶黑鈷涂層
黑鈷涂層的主要成分是CoS，具有蜂窩型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其吸收比α可達(dá)0.94～0.96，發(fā)射比ε為0.12～0.14，α/ε為6.7～8。
⒉電化學(xué)表面轉(zhuǎn)化涂層
⑴鋁陽(yáng)極氧化涂層
鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化可在硫酸介質(zhì)中進(jìn)行，但在太陽(yáng)能熱利用中，主要用磷酸介質(zhì)。鋁氧化涂層著色有多種工藝，其中電解著色工藝獲得的涂層，具有牢固、穩(wěn)定、耐曬優(yōu)良特性，并且可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。
鋁陽(yáng)極氧化涂層是一種多孔膜，孔隙率達(dá)22%，電解著色時(shí)金屬易沉積在微孔中。用于電解著色的金屬鹽類有：鎳鹽、錫鹽、鈷鹽和銅鹽等。
鋁陽(yáng)極氧化涂層，耐蝕、耐磨和耐光照等性能也相當(dāng)好，在平板太陽(yáng)能熱水器中已得到廣泛應(yīng)用。
⑵CuO轉(zhuǎn)化涂層
以陽(yáng)極氧化法制取的CuO轉(zhuǎn)化涂層，NaOH電解液的濃度為1mol/L，電流密度為2mA/cm2，溫度為50~57℃。涂層的吸收比可達(dá)0.88~0.95，法向發(fā)射比為0.15~0.30。這種CuO涂層有一層黑色絨面，保護(hù)不好，會(huì)導(dǎo)致吸收比的降低。
⒊真空鍍涂層
可以采用真空蒸發(fā)和磁控濺射技術(shù)制備選擇吸收性能優(yōu)良的涂層，但后者的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，工藝控制方便，容易在大面積上獲得均勻一致的涂層。
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的全玻璃真空集熱管和高檔平板集熱器吸熱板都采用磁控濺射技術(shù)制備吸收涂層。
透明蓋板
透明蓋板是平板集熱器中覆蓋吸熱板、并由透明（或半透明）材料組成的板狀部件。它的功能主要有3個(gè)：一是透過(guò)太陽(yáng)輻射，使其投射在吸熱板上；二是保護(hù)吸熱板，使其不受灰塵及雨雪的侵蝕；三是形成溫室效應(yīng)，阻止吸熱板在溫度升高后通過(guò)對(duì)流和輻射向周圍環(huán)境散熱。
平板太陽(yáng)能集熱器透明蓋板的層數(shù)及間距
平板太陽(yáng)能集熱器透明蓋板的層數(shù)取決于平板太陽(yáng)能集熱器的工作溫度及使用地區(qū)的氣候條件。絕大多數(shù)情況下，平板太陽(yáng)能集熱器都采用單層透明蓋板
當(dāng)平板太陽(yáng)能集熱器的工作溫度較高或者在氣溫較低的地區(qū)使用，譬如在中國(guó)南方進(jìn)行太陽(yáng)能空調(diào)或者在中國(guó)北方進(jìn)行太陽(yáng)能采暖，平板太陽(yáng)能集熱器宜采用雙層透明蓋板。
一般情況下，很少采用3層或3層以上透明蓋板，因?yàn)殡S著層數(shù)增多，雖然可以進(jìn)一步減少集熱器的對(duì)流和輻射熱損失，但同時(shí)會(huì)大幅度降低實(shí)際有效的太陽(yáng)透射比。
對(duì)于平板太陽(yáng)能集熱器透明蓋板與吸熱板之間的距離，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)提出過(guò)各種不同的數(shù)值，有的還根據(jù)平板夾層內(nèi)空氣自然對(duì)流換熱機(jī)理提出了最佳間距。但有一點(diǎn)結(jié)論是共同的，即透明蓋板與平板太陽(yáng)能集熱器吸熱板之間的距離應(yīng)大于20mm。
透明蓋板的材料選擇：
用于透明蓋板的材料主要有兩大類：
⒈平板玻璃
平板玻璃具有紅外透射比低、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐候性能好等特點(diǎn)，在這些方面無(wú)疑是可以很好地滿足太陽(yáng)能集熱器透明蓋板的要求。然而，對(duì)于平板玻璃來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)透射比和沖擊強(qiáng)度是兩個(gè)需要重視的問(wèn)題。
目前常用的透明蓋板材料是厚度為3~5mm的平板玻璃，超白低鐵鋼化玻璃或超白低鐵布紋鋼化玻璃，透過(guò)率高，能夠抗冰雹，抗擊打，安全可靠。常用玻璃厚度為3.2mm和4.0mm兩種。

平板太陽(yáng)能集熱器平板玻璃透明蓋板
平板太陽(yáng)能集熱器超超白玻璃蓋板是一種超透明低鐵玻璃，也稱低鐵玻璃、高透明玻璃。它是一種高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，透光率可達(dá)91.5%以上，具有晶瑩剔透、高檔典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱。超白玻璃同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有優(yōu)越的物理、機(jī)械及光學(xué)性能，可像其他優(yōu)質(zhì)浮法玻璃一樣進(jìn)行各種深加工。
平板太陽(yáng)能集熱器超白玻璃蓋板的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：
A、玻璃的自爆率低：采用高純度原材料，相對(duì)普通玻璃不含各種引爆雜質(zhì)，從而大大降低了鋼化后的自爆率。
B、顏色一致性：超白玻璃采用先進(jìn)的色度分析儀和分析軟件，確保了玻璃顏色的一致性。
C、可見(jiàn)光透過(guò)率高，通透性好：大于93%的可見(jiàn)光透過(guò)率，使集熱器得到更多太陽(yáng)能量。
D、紫外線透過(guò)率低：降低對(duì)其他材料的老化影響。
⒉玻璃鋼板。
平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板（即玻璃纖維增強(qiáng)塑料板）具有太陽(yáng)透射比高、導(dǎo)熱系數(shù)小、沖擊強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在這些方面無(wú)疑也是可以很好地滿足太陽(yáng)能集熱器透明蓋板的要求。然而，對(duì)于玻璃鋼板來(lái)說(shuō)，紅外透射比和耐候性能是兩個(gè)需要重視的問(wèn)題。玻璃鋼板的單色透射比與波長(zhǎng)關(guān)系曲線表明，單色透射比不僅在2pm以內(nèi)有很高的數(shù)值，而且在2.5pm以上仍有較高的數(shù)值。

平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板透明蓋板
因此，平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板的太陽(yáng)透射比一般都在0.88以上，但它的紅外透射比也比平板玻璃高得多。
平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板通過(guò)使用高鍵能樹(shù)脂和膠衣，可以減少受紫外線破壞的程度。但是，玻璃鋼板的使用壽命是無(wú)論如何不能跟作為無(wú)機(jī)材料的平板玻璃相比擬的。
當(dāng)然，平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板具有一些平板玻璃所沒(méi)有的特點(diǎn)。例如：玻璃鋼板的質(zhì)量輕，便于太陽(yáng)能集熱器的運(yùn)輸及安裝；玻璃鋼板的加工性能好，便于根據(jù)太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)品的需要進(jìn)行加工成型。
平板太陽(yáng)能集熱器玻璃鋼板作為集熱器的蓋板應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越少了，目前只在部分低端產(chǎn)品有應(yīng)用。
兩者相比，目前國(guó)內(nèi)外使用更廣泛的還是平板玻璃。

隔熱層
一、隔熱層是集熱器中抑制吸熱板通過(guò)傳導(dǎo)向周圍環(huán)境散熱的部件
二、隔熱層的厚度
隔熱層的厚度應(yīng)根據(jù)選用的材料種類、集熱器的工作溫度、使用地區(qū)的氣候條件等因素來(lái)確定。
隔熱層的厚度應(yīng)當(dāng)遵循這樣一條原則：
材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大、平板太陽(yáng)能集熱器的工作溫度越高、使用地區(qū)的氣溫越低則隔熱層的厚度就要求越大。一般來(lái)說(shuō)，底部隔熱層的厚度選用30~50mm，側(cè)面隔熱層的厚度與之大致相同。
三、平板太陽(yáng)能集熱器隔熱層材料
用于隔熱層的材料有：巖棉、玻璃棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。目前使用較多的是玻璃棉。雖然聚苯乙烯的導(dǎo)熱系數(shù)很小，但在溫度高于70℃時(shí)就會(huì)變形收縮，影響它在集熱器中的隔熱效果。在實(shí)際使用時(shí)，往往需要在底部隔熱層與吸熱板之間放置一層薄薄的玻璃棉或巖棉，在四周隔熱層的表面貼一層薄的鍍鋁聚酯薄膜，使隔熱層在較低的溫度條件下工作。即便如此，時(shí)間長(zhǎng)久后，仍會(huì)有一定的收縮，所以使用聚苯乙烯時(shí)，應(yīng)給予足夠的重視。

巖棉、玻璃棉、聚苯乙烯隔熱層材料
玻璃棉是將熔融玻璃纖維化，形成棉狀的材料，化學(xué)成分屬玻璃類，是一種無(wú)機(jī)質(zhì)纖維，具有成型好、體積密度小、熱導(dǎo)率低、保溫絕熱、吸音性能好、耐腐飾、化學(xué)性能穩(wěn)定。
酚醛泡沫是一種新型的可以提高平板太陽(yáng)能集熱器的高效保溫材料。市場(chǎng)上已逐漸有廠家在使用。

聚氨酯、酚醛泡沫隔熱層材料
酚醛泡沫介紹：酚醛泡沫（PhenolicFoam，簡(jiǎn)稱PF），是以酚醛樹(shù)脂和乳化劑、發(fā)泡劑、固化劑及其他助劑等多種物質(zhì)，經(jīng)科學(xué)配方發(fā)泡固化而成的閉孔型硬質(zhì)泡沫塑料。

酚醛泡沫材料的特性總結(jié)如下：
A、出色的保溫隔熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)<0.03W/m·K。
B、較高的工作溫度。酚醛泡沫能在-200℃~160℃(允許瞬時(shí)250℃）長(zhǎng)期工作，無(wú)收縮。
C、出色的耐候性。長(zhǎng)期暴露在高溫之下，仍然有較好的保溫隔熱性能，不會(huì)釋放任何可能阻隔太陽(yáng)能輻射的揮發(fā)性物質(zhì)。
D、不燃性。酚醛泡沫（100mm厚）抗火焰能力可達(dá)1小時(shí)以上不被穿透，且無(wú)煙，無(wú)有害氣體散發(fā)。酚醛泡沫見(jiàn)明火時(shí)，表面形成結(jié)構(gòu)碳，無(wú)滴落物、無(wú)卷曲、無(wú)融化現(xiàn)象。過(guò)火后，表面形成結(jié)構(gòu)碳的石墨層，有效地保護(hù)了泡沫的內(nèi)結(jié)構(gòu)。
E、環(huán)保。采用無(wú)氟發(fā)泡技術(shù)，無(wú)纖維，符合國(guó)家、國(guó)際的環(huán)保要求。
酚醛泡沫與聚氨酯相比：相近的保溫性能，卻具有更高的工作溫度，且不燃。
酚醛泡沫與巖棉相比：更好的保溫性能，更干凈，對(duì)人體無(wú)害。
外殼
外殼是集熱器中保護(hù)及固定吸熱板、透明蓋板和隔熱層的部件。
外殼的技術(shù)要求
根據(jù)平板太陽(yáng)能集熱器外殼的功能，要求平板太陽(yáng)能集熱器外殼有一定的強(qiáng)度和剛度，有較好的密封性及耐腐蝕性，而且有美觀的外形。
外殼的材料
用于外殼的材料有鋁合金、不銹鋼板、碳鋼板、塑料、玻璃鋼等。為了提高平板太陽(yáng)能集熱器外殼的密封性，有的產(chǎn)品已采用碳鋼板一次模壓成型工藝。
目前平板集熱器外殼（邊框）應(yīng)用最多的材料是鋁合金和碳鋼板一次模壓成型。
鋁合金：一般應(yīng)用的為6063T5的鋁合金型材。6063系列鋁合金廣泛用于建筑鋁門(mén)窗、幕墻的框架，為了保證門(mén)窗、幕墻具有高的抗風(fēng)壓性能、裝配性能、耐蝕性能和裝飾性能，對(duì)平板太陽(yáng)能集熱器鋁合金型材綜合性能的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)型材標(biāo)準(zhǔn)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活精巧、易維護(hù)；
二、形式多變，易與建筑完美融合；
三、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定；
四、防凍防垢、融霜化雪；
五、水質(zhì)清潔、利于健康。
平板太陽(yáng)能集熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉，熱流密度較低，即工質(zhì)的溫度也較低，安全可靠，與真空管太陽(yáng)能集熱器相比，它具有承壓能力強(qiáng)，吸熱面積大等特點(diǎn)，是太陽(yáng)能與建筑一體結(jié)合最佳選擇的集熱器類型之。