平板型太阳集热器板芯的制作(集热器热性能试验方法等)::昕龙春

平板型太阳集热器板芯的制作(集热器热性能试验方法等)

1.1 太阳能简介

　　太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m²。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m²，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m²，相当于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
　　太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×10²⁶W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。下图是地球上的能流图。从图上可以看出，地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。... ...。 详细看---

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平板型太阳集热器板芯的制作
www.xlc.cn 发布：2003.04.02 来源农村能源网 01060134324

PDF]中华人民共和国环境保护行业标准

平板型太阳集热器热性能试验方法

    平板型太阳集热器是我国目前推广使用最多的一种太阳集热器。根据吸热板结构的形式可分为：管板式、瓦楞式、扁盒式、翼式等。
    （一）管板式板芯的制作
    管板式太阳集热器的吸热体是由一排平行的排管和上下两个集管联接组成。为了增加吸热效果，排管再与一块金属吸热板紧密结合。
    （二）翼式太阳集热器板芯制作
    翼式太阳集热器的排管是用热挤压拉伸成带翼铝合金管，它与管板式相似，所不同的是它的排管与翼片是一体的。铝翼条由专门的铝型材加工厂生产。翼式太阳集热器板芯由集管和翼条焊接而成，集管采用Ф４０ｍｍ，壁厚为２ｍｍ的铝合金管，翼条由专门的工厂生产。为了与集管焊接，太阳能厂家要把铝翼去除一部分。如需大批量生产，可做专用模具，用冲床冲压。若产量不大，可用手工加工。翼式集热器板芯制作关键在焊接。一般焊接多数采用氧气焊。太阳集热器热性能的优劣主要取决于管板间的热阻和管液的热阻。翼式太阳集热器采用热挤压拉伸成型工艺的排管，大大降低了管板间的结合热阻；再则铝的导热系数高，减少了管液间的热阻。因此，翼式集热器的热效率较高。翼式集热器整体焊接点少，且都采用同一材料焊接，结构紧凑，机械强度好，承压能力可达６０万Ｐａ。翼式集热器管径比较粗，管壁较厚，循环阻力小，防冻能力强。翼式集热器由于材料是铝，对木质要求较高，适合中性水质，否则容易出现电化学腐蚀现象，出现渗漏，而且在一般情况下修补较困难。
    （三）瓦楞式太阳集热器板芯制作
    瓦楞式太阳集热器吸热板外形呈瓦愣形。吸热体排管由瓦楞板和平板构成平行的瓦楞沟通道，通道与上下集管联接，水从瓦楞通道中流过。
    （四）扁盒式集热器板芯制作
    扁盒式太阳集热器的形状有许多种，其基本形式是一排平行的扁盒与上下集管联接而成。吸热材料可用０．５－１ｍｍ镀锌铁皮，与瓦楞式集热器的瓦楞板一样，首先用模具在压机上压成扁盒，上下两片焊接而成，通常采用高频点焊或滚焊，以提高扁盒的承压能力，边缘与集管的焊接采用气焊，目的是增加抗压能力和防止漏水。随着经济的发展，现已有的厂家开始采用０．３－０．５ｍｍ的不锈钢做吸热体材料，而且在设计模具、压制扁盒时就一同压制出上下集管，上下两片经焊接就成为一架完整的全不锈钢集热器，焊接采用氩镬弧焊。随着金属材料的不断涨价和化学工业的发展，开始出现全塑扁盒式太阳集热器。吸热体目前大都采用高分子聚乙烯添加防老化剂和炭黑为原料，利用大型注塑机模压吹胀成型，成型后既为黑色便无须再喷涂层，整个生产过程可全部自动化。使用中如出现渗漏破损，只需把旧集热器投入机器，几分钟后就可出一新集热器。无论是何种形式的太阳集热器板芯，在装配前都应逐一试压，试压多采用向集热器充空气的方法。首先用专用工具堵头，将集热器的４个口堵住，然后通过空压机给集热器充气，除瓦楞式集热器外。一般充气到４０万Ｐａ。充好气后把整架集热器浸入水中３－５秒，检查是否有渗漏现象。

关于平板型太阳能的应用技术及发展趋势

www.xlc.cn 网载作者：黄武林来源：《节能技术与市场》杂志社   更新时间：2007-12-10

一、         概述：

目前太阳能大体分为光热和光伏两类，在此主要谈平板型太阳能光热（也就是平板式太阳能集热器）的应用技术。平板太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置，它是一种特殊的热交换器，集热器中的工质与远距离的太阳进行热交换。平板型太阳能集热器是太阳能集热器中的一种类型。是由吸热板芯、壳体、透明盖板、保温材料及有关零部件组成。在加接循环管道，保温水箱后，即成为能吸收太阳辐射热，使水温升高。

1、特点：

平板型太阳能集热器结构简单，运行可靠，成本低廉，热流密度较低，即工质的温度也较低，安全可靠，与真空管太阳能集热器相比，它具有承压能力强，吸热面积大等特点，是太阳能与建筑一体结合最佳选择的集热器类型之一（真空管在北方天气较冷地区装置为宜，广东基本采用平板型集热器。）。

2、应用范围：

如企业事业单位、工厂、院校、宾馆酒店、医院、社区、游泳池（包括机关等集体单位和家庭），应该说：凡需用热水温度小于100℃的领域内，原则上都可以用平板型集热器作为热源。

二、         平板型太阳能集热器的构造：

     平板型集热器的工作过程是阳光透过玻璃盖板照射在表面有涂层的吸热板上，

吸热板吸收太阳能辐射能量后温度升高。

1、平板型太阳能集热器的组成，如图1所示：

①     要求：

有一定的承压能力，与水的相容性良好，热工性能良好，即吸热板吸收太

阳辐射量后转变成的热量能很快传递给水。一般广东地区使用的平板型太

阳能尺寸为1×2米（也可定向设计），每平方米采光面积可产能45—65℃

的热水约100公斤左右。

②     盖板：

阳光与吸热板之间的辐射传热板上表面需有透明盖板，使之进去的能量大于散失的能量而提高温升。一般采用高强耐热透明玻璃和普通平板玻璃。盖板层数由使用地区的气象条件和工作温度而定，但从防尘、防水角度考虑，一般仍需要用单层盖板。盖板与吸热板之间的距离一般为2.5厘米左右。

③     保温层：

减少集热器向四周环境的散热，以提高集热器的热效率。常用的保温材料一般采用：岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨脂等，底部保温层一般3—5厘米厚，四周保温层的厚度为底部的一半。（当然在平板太阳能中央热水系统工程方面，保温水箱、管网均需采用保温材料，做好保温，以确保热量不易散热。）

④     吸热板（简称板芯）：

平板型太阳能集热器一般采用铜铝复合和全铜的材质，目前广东地区大部分采用铜铝复合太阳能集热板。这种集热板是由铜铝复合吸热翼片与铜质集热管连接而成的，这种吸热翼片的特点在于由两面铝板中间夹着铜管，通过压辗复合工艺，使铝铜和铝铝之间紧密结合（基本上达到冶金结合），其截面如图2所示：

上图为吸热翼片与中间工质通道接触紧密，传热的热阻小，因而具有很高的肋片效率，此外，这种吸热翼片的通道内壁为铜质，因而有耐腐蚀、寿命长等优点。

⑤     涂层：

   在吸热面板上涂有选择性或非选择性涂层，这种涂层既可使吸热面板吸收更多的太阳能辐射，又可减少吸热板向环境的辐射散热损失。

涂层在吸热方面特别重要，目前一般采用黑铬涂层。

⑥     壳体：

一般采用铝合金、钢材等，组成一个整体并保持有一定的刚度和强度便于安装。

⑦     支架：

    一般采用热镀锌、铝合金、不锈钢等材质，加工成品，焊接于钢

结构棚架上。

2、平板太阳能集热器的基本工作原理：

平板太阳能集热器的基本工作原理十分简单。概括地说，阳光透过透明盖板照

射到表面涂有吸收层的吸热体上，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转

变为热能，并传向流体通道中的工质。这样，从集热器底部入口的冷工质，在

流体通道中被太阳能所加热，温度逐渐升高，加热后的热工质，带着有用的热

能从集热器的上端出口，蓄入贮水箱中待用，即为有用能量收益。与此同时，

由于吸热体温度升高，通过透明盖板和外壳向环境散失热量，构成平板太阳集

热器的各种热损失。这就是平板太阳集热器的基本工作过程（如图3所示）。

三、          平板型太阳能中央热水系统工程的应用：

    太阳能热水系统由集热器、储热水箱、循环管道及辅助装置等组成。

集热器是太阳能热水系统中的关键部件，其性能优劣直接影响到太阳能热水系统的性能，但系统的合理选择及设计，对充分地利用集热器所收集的太阳能也起决定性的作用。设计系统一般应考虑以下因素：

集热器类型、热负荷特性、采光面积、大小与储热水箱容积的配比，管道大小、场地安装条件、当地水压、供电情况、管道水平等等。

   平板型太阳能中央热水工程结构，如下图4所示：

四、          太阳能的发展趋势：

1、太阳能的价值意义：

由于常规能源的大力开发利用，造成世界范围内的环境污染日趋严重。世界上很多国家已经认识到，太阳能作为可再生能源，在持久使用环境资源为人类造福方面将起到十分巨大的作用。有着丰富太阳能资源的中国，已于2006年1月1日起正式实施《可再生能源法》，同时，国家“十一五”规划纲要也已把可再生资源的发展作为一项重要任务，因此太阳能热器本身具有巨大的潜在的推广应用价值。

2、平板型太阳能在建筑中的应用：

平板太阳能发展至今天，技术上已日趋成熟。世界各国都力图将太阳能与建筑密切结合，录求外形美观、布局合理、管理规范的太阳能与建筑一体化的设计。如：世界上使用太阳能热水器最普及的国家——以色列，平板太阳能与建筑一体完美结合的设计就占90%以上的市场份额。同时，实践证明，广东的气候更适合采用平板太阳能，并能与建筑一体完美结合。

综上所述，太阳能（特别是平板型）具有潜在的发展前景，人类将走向太阳能时代！