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平板型太陽(yáng)能熱水器基礎(chǔ)知識(shí)

文章出處：公司動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯：廣東尚而特太陽(yáng)能有限公司發(fā)表時(shí)間：2017-11-01

　　平板型太陽(yáng)能熱水器的結(jié)構(gòu)
　　平板型太陽(yáng)能熱水器主要是由平板集熱器、水箱、水管、支架及配件等部分組成。
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　　平板集熱器是平板型太陽(yáng)能熱水器的核心，包括吸熱板、蓋板、保溫層、外殼四大部分。
　　　1、吸熱板
　　吸熱器也叫集熱器或集熱板芯，其作用是吸收太陽(yáng)的輻射能量并向水傳遞熱量。
　　1）吸熱器的結(jié)構(gòu)：吸熱器由吸熱板（也叫肋片）和流道組成，流道有排管和集管之分。排管焊接在吸熱板上，用來傳遞熱量使水溫升高；集管與所有排管相接相通，并且通過水管與水箱連通，使排管中水進(jìn)入水箱，水箱中的冷水進(jìn)入排管被加熱。吸熱器在結(jié)構(gòu)上有管板式和翼片式等多種形式。而將排管焊接在吸熱板上的方法也有很多種：較為常見的有：超聲波正面焊接、超聲波無損背焊、激光式正面焊接、360度包裹式焊接等。其中，360度包裹式焊接，其工藝是將兩片鋁帶與一根銅管（在兩鋁帶中間）軋制在一起，再用高壓氣體吹脹，形成銅鋁復(fù)合式吸熱板芯，如下圖所示，

　　其特點(diǎn)是：I熱效率高；II壽命長(zhǎng)，水質(zhì)清潔；III節(jié)約銅材，降低成本；IV有很好的耐壓性能。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)，銅鋁復(fù)合板芯已經(jīng)形成潮流，是平板型太陽(yáng)能集熱器的先進(jìn)代表。
　　2）吸熱器的材料：國(guó)外基本上都用銅和不銹鋼，國(guó)內(nèi)已大量采用銅材、鋁合金、鋼材、鍍鋅板，沿海水質(zhì)較差的地區(qū)，則可用塑料或玻璃來替代。
　　3）吸熱器表面上的涂層：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：
　?、欧沁x擇性吸收涂層和選擇性吸收涂層。
　?、品沁x擇性吸收涂層是指其光學(xué)特性與輻射波長(zhǎng)無關(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說，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說，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。
　　2、蓋板
　　1）蓋板的作用：陽(yáng)光與吸熱板之間的輻射傳熱是遠(yuǎn)距離進(jìn)行的，即集熱器周圍是空氣，所以當(dāng)集熱器的吸熱板在將接收到的太陽(yáng)輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崮軙r(shí)，也向周圍環(huán)境散失熱量，這就使太陽(yáng)輻射能量不能全部轉(zhuǎn)化成水的熱量。尤其是平板型集熱器，其吸收面積等于透光面積，也等于散熱面積，故熱量的散失更為突出。為了減輕這部分能量的損失，在吸熱板上面安裝透明蓋板，使蓋板透過可見光而不透過遠(yuǎn)紅外線，即陽(yáng)光能透過它而照射在吸熱板上，但是吸熱板由于溫度升高而輻射的遠(yuǎn)紅外線卻是通不過它，這就減少了散失的能量，從而更有效地提高吸熱板和水的溫度，我們稱蓋板的這種作用為溫度效應(yīng)。
　　2）對(duì)集熱器蓋板材料的幾點(diǎn)要求：
　　A、高全光透過率：陽(yáng)光透過蓋板后射到吸熱板上并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。蓋板材料對(duì)太陽(yáng)光光譜的全光透過率越高，輻射到吸熱板的光線越強(qiáng)，得到的熱量越大，集熱器效率越高。
　　B、沖擊強(qiáng)度高：蓋板材料需要具有高的沖擊強(qiáng)度，能經(jīng)受住在使用中受到冰雹、風(fēng)沙等的沖擊。
　　C、良好的耐候性能：集熱器通常安裝在室外朝陽(yáng)處，長(zhǎng)期遭受冷、熱、光、風(fēng)、雨、雪等的侵蝕。如果蓋板材料不具有良好的耐候性能，則其透光性能急速下降，最后導(dǎo)致整個(gè)集熱器無法工作，壽命縮短。
　　D、絕熱性能好：集熱器工作時(shí)，其排管和集管內(nèi)的水溫可達(dá)80~90攝氏度，而吸熱板與蓋板之間的空氣溫度可達(dá)50~70攝氏度，遠(yuǎn)高于戶外空氣的溫度，因此必然有一部分熱量通過蓋板向外散失，其散失熱量的大小于蓋板導(dǎo)熱系數(shù)成正比。蓋板材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，即絕熱性能越差，散失的熱量越大，集熱器效率越差。
　　E、加工性能好：要求裁剪性能好，單向彎曲習(xí)慣年能好以便于制造廠家按產(chǎn)品需要加工成型。
　　3）國(guó)內(nèi)外常用蓋板材料
　　國(guó)外常用的蓋板材料有三種：A、HSG—高強(qiáng)耐熱玻璃；B、MMA—甲基丙烯酸甲酯板；C、FRP—玻璃纖維增強(qiáng)塑料板（即玻璃鋼板）。
　　國(guó)內(nèi)常用的蓋板材料也有三種：A、普通平板玻璃：該材料的全透光率低，一般在74.3~86.7%，遠(yuǎn)低于國(guó)外玻璃的91%，強(qiáng)度低，易破碎；B、低鐵布紋鋼化玻璃：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)能集熱器超白低鐵布紋鋼化玻璃蓋板的獨(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、可見光透過率高，通透性好：大于93%的可見光透過率，使集熱器得到更多太陽(yáng)能量。
　　D、紫外線透過率低：降低對(duì)其他材料的老化影響。
　　4）蓋板的層數(shù)及間距
　　蓋板層數(shù)由使用地區(qū)的氣象條件和工作溫度來定，一般為單層，蓋板與吸熱板之間的距離一般為2.5厘米。
　　3、保溫層
　　1）作用：在吸熱板芯的四周和底部安放保溫材料，用來減少集熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高集熱器的效率。
　　2）要求：保溫性能好，即材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，不吸水。底部保溫層一般3~5厘米厚，四周保溫層的厚度為底部的一半。
　　3）材料：常用的保溫材料有巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨脂等。聚苯乙烯在溫度較高（高于70攝氏度）時(shí)會(huì)收縮，因此在使用它作保溫材料時(shí)，往往在它與吸熱板之間先放一薄層巖棉或礦棉。
　　4）外殼：為了將吸熱板、蓋板、保溫層組成一個(gè)整體，并保持有一定的剛度和強(qiáng)度以便于安裝，需要有一個(gè)較為堅(jiān)固美觀的外殼，一般用鋁材、剛才、塑料、玻璃等來做成。
　　4、外殼
　　板芯是平板型太陽(yáng)能熱水器的核心，市場(chǎng)上的板芯主要有鋁芯、銅鋁復(fù)合、銅芯三種。銅芯的價(jià)格貴，質(zhì)量好；鋁芯的價(jià)格便宜、質(zhì)量稍差；銅鋁復(fù)合板芯的價(jià)格和質(zhì)量介于兩者之間，目前市場(chǎng)用量最大。質(zhì)量好的平板型太陽(yáng)能熱水器吸熱板黑色涂層均勻、邊框四周有保溫層、玻璃蓋板的密封程度好，正常工作時(shí)，即使在夏天，其玻璃蓋板摸上去是涼的。
　　（二）水箱、支架、管道極其配件
　　　1、水箱
　　1）水箱的作用：水箱是用來貯存熱水的，它由內(nèi)膽、保溫層、外殼三部分組成。
　　2）水箱的種類：水箱的形狀有圓柱形、長(zhǎng)方體、球形等多種式樣，在相同容積的情況下，從用材和散熱面積來考慮，球形水箱比方形和圓柱形水箱要好；但從水的溫度分層來考慮，"瘦高"的方形水箱比"矮胖"的圓柱形或球形水箱要好；從穩(wěn)定性和制作工藝的簡(jiǎn)易程度來考慮，圓柱形水箱比方形和球形水箱要好。究竟采用何種形狀的水箱，只能因加工條件、生產(chǎn)成本和用戶要求等多方面情況來定，目前一般采用圓柱形水箱。內(nèi)膽材料有不銹鋼、聚丙烯、鍍鋅鋼板等。保溫層一般是聚苯乙烯、聚氧脂等材料。外殼一般是鋁箔或其他金屬箔。
　　3）補(bǔ)水箱：補(bǔ)水箱的一個(gè)作用是通過浮球閥自動(dòng)向保溫水箱補(bǔ)充冷水，保證熱水器的正常工作；另一個(gè)作用是：對(duì)于自來水壓太大的地方，通過補(bǔ)水箱的緩沖作用來向浴室供應(yīng)冷水，以保證冷、熱水的壓力基本一致，便于淋浴者調(diào)節(jié)水溫。為了確保及時(shí)補(bǔ)水，補(bǔ)水箱中的浮球閥宜選大一點(diǎn)。
　　　2、支架
　　支架是用來支撐集熱器的，一般用角鋼焊接而成。
　　　3、水管及其配件
　　其作用是用來將冷水源、水箱、集熱器以及用戶連為一體。

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