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平板太阳能集热器的技术特点


一、结构方面

平板集热器主要由多个部件组成,由外到里依次是压条、玻璃盖板、密封 胶条、吸热板芯、保温材料、背板、边框和其它附件。压条和密封胶条用来封 装玻璃盖板;玻璃盖板具有透光隔热功能,形成温室效应;吸热板芯是光热转 化和热能传输的关键部件;保温材料用于阻止热量散失;背板、边框等其它附 件构成集热器外壳,将集热空间封闭,防止散热,防止雨水渗入,对内部构件起到保护作用。

平板太阳能集热器作为第四代太阳能产品,在结构、选材、性能等方面 都有大的提升。压条采用厚壁铝型材,强度高,不脱落,密封性能好;盖板玻璃采用超白玻璃,透光率好(达到92%),强度高,抗冷热冲击,耐静载荷700/公斤平方米,可承受1040克钢球0.6米高自由落体冲击,耐50年一遇的冰雹打击;密封胶条采用特殊加工,在-40℃~100℃之间保持弹性,有效密封,胶条寿命高达40年;板芯吸热体采用德国进口的高性能选择性涂层,太阳光吸收率95%,发射率5%,耐候性好,使用稳定;吸热体为整板,不是条带,有效吸热面积大,视觉美观,另外整板结构可以有效阻碍集热器内部空气对流,减少热损失;板芯流道采用高纯厚壁铜管,承压能力强,不易腐蚀,采用间接系统换热,能抗冻,不结垢;保温材料采用环保型保温棉毡;背板采用铝型材组合式和槽式两种,强度高,美观耐用。

二、性能方面

平板式太阳能集热器热性能远远超过真空管,摆脱太阳能“冬眠”困扰,全年四季都可使用,节能减排效果好,设计寿命高达25年,可以减免维护,用户放心使用。

三、应用方面

平板集热器用途广泛,除了生产生活热水外,还可以生产热风(空气集热),用来采暖、干燥等。

1.平板太阳能有效得热量较大

真空管和平板是组成太阳能热水(器)系统的两大主流部件。两者结构各异,单位面积有效得热量各不相同。太阳能热水器真空集热管由双层玻璃管套装而成,有内管和外管之分,内、外管夹层抽成真空,目的是减少热量散失;内管是吸热体,其外表面溅射选择性涂层,国标要求吸收率86%,发射率8%;外管是罩玻璃管,起着透光、隔热的作用。由于采用真空保温技术,单管热损小,集热能力较强。而平板集热器没有采用真空保温,热损大。于是多数人认为真空管效率比平板高、有效得热量大,其实是极大的误解。有效得热量大小取决于单位面积有效采光面积、玻璃透光率、选择性涂层性能、集热器自身存水量、热损系数等综合因素,热损只是其一。

1)有效吸热面积:真空管组成的集热器或热水器,真空管之间必须保持一定间距,以常见的∮58x1800管为例(单位是:mm,下同),外管直径∮58,内管直径∮47,管间距是80,意味着有效吸热占47/80=58.8%,漏光占41.2%。2平方米15支管集热器的有效吸热面积实际只有1.18平方米。而2平方米平板集热器有效吸热面积大于1.8平方米,比真空管高53%以上。

2)玻璃透光率:平板集热器的盖板玻璃采用超白太阳能玻璃,透光率92%;真空管玻璃是高硼硅玻璃,国标要求透光率是89%,好的产品可以达到90%92%,两者相差不大。

3)选择性吸收涂层:太阳能热水器真空集热管吸热涂层是真空磁控溅射涂层,只能在真空状态下工作,国标要求吸收率86%,发射率8%,少数质量好的产品吸收率可以达到90%95%,发射率5%7%;新型高效平板集热器吸热体涂层也是真空磁控溅射涂层,适宜在非真空状态下使用,吸收率95%97%,发射率3%7%,性能优于真空管。集热器自身存水量:无论哪种集热器,都有一部分热水(或其它介质)不能输出成为有效得热,平板集热器所采用的是金属流道,2平方米集热器内部容水量约为23公斤。

4)热损系数:真空管集热器的热损系数小于平板,这是真空管的优点。效率曲线是评价集热器优劣的直观描述。平板集热器的效率起始点高于真空管,随着归一化温度的提高,平板集热效率下降速度比真空管大,两线有交点,交点以前,平板太阳能效率都高于真空管。以提供洗浴热水为目的的太阳能热水(器)系统属于太阳能低温应用,其归一化温度在交点以前。

综合分析和实验证明,在太阳能低温应用领域,同面积的新型高效平板集热器的有效得热量比真空管高15%30%。

2.平板太阳能的应用与安装建筑一体化

太阳能和建筑结合是太阳能发展的方向。平板太阳能在与建筑一体化方面具有优势。由于平板太阳能热水系统能够实现分体、承压运行,所以储热水箱和集热器的安装具有很大灵活性和自由度。储热水箱安装可以立式也可卧式;可以落地也可以壁挂;可以显露也可以隐身;安装位置可以在屋顶、阁楼间、卫生间、楼梯间、地下室、阳台、庭院等任何部位,因地制宜;可以做到根据业主意见调整、优化。

平板集热器的安装位置和安装方式具有多种解决方案,满足各种需求。可以安装在平屋顶,也可以安装在尖屋顶;尖屋顶安装可以采用嵌入式、半嵌入式、平铺式;可以安装在阳台,也可以壁挂于外墙;可以做成幕墙、遮阳罩、护栏、飘板、屋顶等。平板集热器可以根据太阳能介入时间优选与建筑结合方案。对尖顶建筑,如果在建筑设计阶段介入,优选嵌入式集热器,坡屋面上预留天窗口,预制件,做好防水处理,太阳能集热器嵌入安装,管道隐蔽,非常美观,简便;如果在建筑封顶阶段介入,优选半嵌入式集热器,屋顶铺瓦时为集热器预留空间,将集热器固定后,连接管道,插接防水板、导流槽,这种与瓦面结合的半嵌入安装,也比较美观;如果在建筑竣工后介入,优选平铺式集热器,将集热器平铺在瓦面上,连接管道难以隐蔽,美观方面差一些,但便于维修更换;在已有建筑“平改坡”改造工程上,可以用平板太阳能替代屋顶建筑材料,做成太阳能集热屋面,不仅提供热水或供暖,还能够很好的解决防水,隔热,承重和美观问题,一举多得。

3.阳台壁挂式太阳能系统

由于受安装空间和位置的限制,在阳台上安装太阳能成为一种选择,阳台式太阳能热水系统应运而生。

像其它系列太阳能热水(器)系统一样,阳台式太阳能热水系统也分为真空管和平板两大类。从安全、美观和效率方面考虑,阳台式平板太阳能热水系统是较好的选择。阳台式平板太阳能热水系统由承压储热水箱、高效平板集热器和连接管道、支架等部分组成。可采用自然循环间接加热系统,也可以采用强制循环间接加热系统,考虑成本和可靠性,优先选择前者。

建筑阳台的高度和形状千差万别,阳台式平板集热器几何尺寸、形状和安装角度要与之匹配、协调,所以它与常规产品有较大差异,一般较为窄长,可直可曲,可倾斜安装(一般与墙体夹角为15°),也可平贴于墙体或嵌入墙内。阳台集热器安装倾角难以达到当地最佳角度(较佳安装角度等于当地纬度),所以实际有效的得热量偏小。

储热水箱常用立式、承压、壁挂水箱,安装于阳台内。若采用自然循环方式,水箱和集热器有一定高度差,且水平距离不宜太远,不然影响热水循环;储热水箱容积较小;可采用电辅助加热,也可采用热泵辅助加热,后者节能、安全,但成本高,属于高端产品;对已装有电热水器或热泵热水器的客户,可以改造、利用已有设施,将太阳能集热器通过管件(距离远的要加循环泵)和已有水箱连通,实现投资较小化;若客户已安装燃气热水器,储热水箱就无须附带辅助加热装置了,将阳台壁挂式太阳能出水管和燃气热水器进水管道串接,当太阳能水箱水温低于洗浴温度时即开通燃气热源,末端加热,也是一个可取的解决方案。




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