平板式與真空管太陽(yáng)能對(duì)比

1、目錄一：平板式太陽(yáng)能集熱器與真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能對(duì)比1二：海林高效率平板式太陽(yáng)能集熱器與國(guó)內(nèi)常見(jiàn)平板式太陽(yáng)能集熱器對(duì)比3三：高選擇性吸熱涂層與黑鉻涂層及其他涂層的對(duì)比4四：平板式太陽(yáng)能集熱器板芯激光焊接與超聲波焊接技術(shù)的對(duì)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(yáng)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(cè)報(bào)告10總結(jié)12一：平板式太陽(yáng)能集熱器與真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能對(duì)比 太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能系統(tǒng)主要部件，目前市場(chǎng)常見(jiàn)有三大類，平板熱水器、真空管太陽(yáng)能熱水器、其它類型（包括熱管真空管熱水器、悶曬太陽(yáng)能熱水器、真空管悶曬熱水器等）太陽(yáng)熱水器。國(guó)內(nèi)

2、市場(chǎng)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(guó)際市場(chǎng)現(xiàn)狀是：平板、真空管和其它產(chǎn)品市場(chǎng)份額分別約占85%、8%、7%。 太陽(yáng)能熱水器的主要性能指標(biāo)是熱性能，均由第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)給出測(cè)試報(bào)告。中國(guó)太陽(yáng)能熱利用專業(yè)委員會(huì)太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)中心(CTS)，四年來(lái)檢測(cè)了117臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，其檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)品類型日平均效率國(guó)標(biāo)要求45%平均熱損系數(shù)國(guó)標(biāo)要求5W/M2 達(dá)標(biāo)%未達(dá)標(biāo)%全達(dá)標(biāo)平板熱水器39臺(tái)3692.337.738臺(tái)<4.01臺(tái)>4.0真空管熱水器78臺(tái)6583.31316.772臺(tái)<1.56臺(tái)>1.5 眾所周知，集熱器效率方程基于不同參

3、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。基于吸熱器面積，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%以上。集熱器總面積決定了可安裝集熱器數(shù)量，所以，比較起來(lái)，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?0）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%以上的優(yōu)勢(shì)。作為一般的太陽(yáng)能熱水工程，最好的選擇是使

4、用平板集熱器。熱性能報(bào)告取自瑞士SPF測(cè)試中心網(wǎng)站公布測(cè)試報(bào)告。集熱器效率比較：數(shù)據(jù)取自SPF 測(cè)試報(bào) SPF Nr.C910C609C588太陽(yáng)能集熱器類型總面積 Gm22.834.082.532吸熱體面積 Am21.632.862.35面積比 A/G%58%70%93%集熱器效率, 基于總面積o0.4580.5390.7221W/km22.061.113.512W/k2m20.0020.0040.0044集熱器效率比較曲線： 基于不同面積二：海林高效率平板式太陽(yáng)能集熱器與國(guó)內(nèi)常見(jiàn)平板式太陽(yáng)能集熱器對(duì)比項(xiàng)目海林太陽(yáng)能德國(guó)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)平板產(chǎn)品外觀平板式太陽(yáng)能集熱器尺寸1000mm×200

5、0mm×80mm（標(biāo)準(zhǔn)）可以訂制規(guī)格1145mm×2070mm×90mm1000mm×2000mm×90mm有效集熱面積1.88m22.74m2（可定制）2.10m22.0m2外觀樣式 根據(jù)中國(guó)特有建筑結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合澳洲和歐洲產(chǎn)品特點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)的邊框和構(gòu)件。更方便與建筑結(jié)合和安裝。 無(wú)鉚釘結(jié)構(gòu)，一次成型外框，密封性好，更美觀。（防水性能優(yōu)良）歐洲產(chǎn)品較為普遍的外觀 大部分產(chǎn)品為仿歐洲外觀，密封性差，集熱器邊框多采用鉚釘式封裝，封裝不嚴(yán)易導(dǎo)致集熱板芯進(jìn)水，影響產(chǎn)品整體性能。壽命25年以上25年以上15年價(jià)格2500450012001500玻璃透光

6、率91%以上透光率91%以上透光率86%左右重量34kg41kg板芯焊接方式整板激光焊接超聲波焊接單條超聲波焊接板芯涂層德國(guó)整卷進(jìn)口吸熱板芯德國(guó) Tinox 或德國(guó)Bluetec黑鉻/高選擇性吸熱涂層 國(guó)產(chǎn)鍍黑鉻國(guó)產(chǎn)藍(lán)膜吸收率95% ±2%93% ±2%93% ±5%發(fā)射率5% ±2%12% ±2%15% ±5%瞬時(shí)集熱效率 76%（最高可以達(dá)到86%） 78% 60%73%熱損系數(shù)a1= 3.35W/m2Ka2= 0.0112 W/m2K2a1= 3.80W/m2Ka2= 0.012 W/m2K2較大三：高選擇性吸熱涂層與黑鉻涂層及

7、其他涂層的對(duì)比不同吸熱涂層的原理和說(shuō)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鎳涂層、黑鉻涂層、黑鈷涂層等，均具有良好的光學(xué)性能。以黑鉻和黑鎳的效果最好，吸收發(fā)射比(/)接近 613 。但電鍍黑鉻生產(chǎn)成本高，同時(shí)鍍液中的 Cr6 + 對(duì)環(huán)境有污染。電鍍黑鎳耗能少、成本低，鍍液中不存在有毒物質(zhì)。但黑鎳涂層薄、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。這類涂層一般吸收率為 0.85 0.90，發(fā)射率為 0.15 0.25 。 (2) 電化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層 常用的電化學(xué)涂層有鋁陽(yáng)極氧化涂層，CuO轉(zhuǎn)化涂層和鋼的陽(yáng)極氧化涂層等。其中鋁陽(yáng)極氧

8、化涂層光譜選擇性、耐腐蝕、耐光照性能良好，在太陽(yáng)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(yáng)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 0.82 0.88，發(fā)射率為 0.15 0.32 。 (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

9、250 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(lái)新開(kāi)發(fā)的工藝，如Ni-Al 2O3 涂層。 Wu-AlNx選擇性涂層，是將鎢、鉻等金屬粒子摻入氮化鋁介質(zhì)，得到金屬陶瓷復(fù)合涂層。基片采用銅、鋁等反射率高的金屬，集熱溫度可達(dá) 350 以上。 德國(guó)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，乙丙橡膠或氟樹(shù)脂為粘結(jié)劑，吸收率為 0.850.91，發(fā)射率為 0.230.40，制備簡(jiǎn)單，但林蔓

10、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(yáng)能集熱器板芯激光焊接與超聲波焊接技術(shù)的對(duì)比超聲波焊接等離子體焊接（熱焊）激光焊接軟釬焊高選擇性吸熱涂層主要的加工工藝如： 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(lái)制造平板式太陽(yáng)能集熱器，并發(fā)揮其最大的效能，便成為了現(xiàn)代太陽(yáng)能企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)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(guò)脈沖瞬間發(fā)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

11、化和蒸發(fā)，我們利用這一效應(yīng)來(lái)進(jìn)行太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(lái)，一些企業(yè)開(kāi)始的技術(shù)革新，在對(duì)比傳統(tǒng)的超聲波焊接會(huì)因?yàn)榻饘俳佑|面積大，對(duì)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(wèn)題，而轉(zhuǎn)向采用更高性能的激光焊接。通過(guò)一些機(jī)構(gòu)對(duì)使用超聲波焊接和激光焊接的產(chǎn)品實(shí)際檢測(cè)得出：

12、·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(wú)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(guò)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(yáng)能集熱器具備更高的吸熱效能。 目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常見(jiàn)的平板式太陽(yáng)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(wú)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條焊接好的銅管翼片與橫

13、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(guò)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(guó)外相對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)要求不高的地區(qū)。附件一：高選擇性吸熱涂層特點(diǎn) 決定太陽(yáng)能集熱器最想性能表現(xiàn)的是 - 最高的太陽(yáng)能輻射吸收比 - 最低的熱輻射發(fā)射比 任何一種太陽(yáng)能吸熱體效率都取決于其將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成熱的能力。對(duì)于太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能集熱器系統(tǒng)中使用高選擇性吸熱涂層即使在多云的天氣

14、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(guò)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(zhǎng)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(yáng)能輻射能量被照射在一個(gè)不同的波長(zhǎng)范圍（2.5m）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(yáng)能輻射范圍的高吸收比（低反射） = 95% 吸收比紅外線范圍的極低的發(fā)射比（高反射） =

15、5% 發(fā)射比這些特性，使用高選擇性吸熱涂層能夠?qū)?0%的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化成熱能。 黑色表面是非常好的太陽(yáng)能輻射吸熱體，但確定是：吸熱層表面變熱，并開(kāi)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(duì)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(jiàn)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。德國(guó)BlueTec公司作為德國(guó)三大平板式太陽(yáng)能板芯高選擇性吸熱涂層的供應(yīng)商，其產(chǎn)品主要是在金屬板表面鍍膜，而目

16、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。目前德國(guó)Bluetec公司是全球最大供應(yīng)量的太陽(yáng)能集熱器板芯，高選擇性吸熱涂層的供應(yīng)商。而在中國(guó)，與海林太陽(yáng)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)的高品質(zhì)產(chǎn)品的應(yīng)用。附件二：海林工廠太陽(yáng)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(yáng)能集熱器成品控制器生產(chǎn)流水線泵站組裝流水線附件三：高選擇性吸熱涂層介紹 海林太陽(yáng)能集熱板芯采用德國(guó)進(jìn)口高選擇性吸熱材料，用于平板式太陽(yáng)能集熱器板芯加工。該涂層是通過(guò)一種特別開(kāi)發(fā)的物理真空法(PVD)，將涂層連續(xù)地鍍?cè)诰頎罱饘賻稀Ｔ谡婵窄h(huán)境

17、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(yáng)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%。德國(guó)進(jìn)口高選擇性吸熱涂層結(jié)構(gòu)示意：附件四：高選擇性吸熱涂層檢測(cè)報(bào)告總結(jié) 海林太陽(yáng)能是目前國(guó)內(nèi)率先在平板式太陽(yáng)能集熱器生產(chǎn)技術(shù)上，采

18、用整板進(jìn)口德國(guó)Tinox和德國(guó)Bluetec高選擇性吸熱涂層材料。對(duì)比國(guó)內(nèi)黑鉻涂層的集熱器在整體熱性能上面有大幅度提升。該材料經(jīng)過(guò)德國(guó)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試在使用了25年后仍能保證其初始效率的95%。 目前國(guó)內(nèi)平板太陽(yáng)能的制造企業(yè)所采用的生產(chǎn)工藝大多為單條超聲波焊接的板芯，不同的廠家所生產(chǎn)的產(chǎn)品在邊框形式上面不同，而安裝沒(méi)有固定的方式，都是在現(xiàn)場(chǎng)屋面焊接。 對(duì)比德國(guó)Buderus在中國(guó)市場(chǎng)推廣的平板式太陽(yáng)能產(chǎn)品，海林的產(chǎn)品已經(jīng)在采用德國(guó)高選擇性吸熱涂層板芯，同時(shí)也運(yùn)用較為領(lǐng)先的激光焊接技術(shù)來(lái)加工該材料。而作為國(guó)際知名的品牌在中國(guó)銷售的產(chǎn)品還在使用黑鉻板芯，以相對(duì)低廉成本的產(chǎn)品來(lái)取得市場(chǎng)。而事實(shí)上，因?yàn)橹袊?guó)大部分的地區(qū)擁有四季分明的氣候特征，而特別是在秋、冬季節(jié)，因?yàn)槿照蛰椪樟康淖兓?，采用高選擇性的吸熱材料制造的平板式太陽(yáng)能集熱器與春、夏季節(jié)相比較，同樣能夠?qū)⑺嵘芨叩臏囟?，而黑鉻涂層的集熱器，由于材料自身發(fā)射率較高，因此生產(chǎn)的太陽(yáng)能集熱器整體效率也較低。 對(duì)比國(guó)內(nèi)制造的平板式太陽(yáng)能集熱器板芯所采用的鍍黑鉻工藝，從目前市場(chǎng)的產(chǎn)品看來(lái)由于生產(chǎn)工藝和實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的品質(zhì)控制，產(chǎn)品始終處于一個(gè)較低端的水平，銷