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真空平板太阳热水器的探讨分切刀片

发布时间:2022-08-13 00:10:12 来源:益就五金网

真空平板太阳热水器的探讨

真空平板太阳热水器的探讨 2011: 真空平板太阳热水器是用真空平板玻璃作面盖,盖下有金属吸热体,吸热体下有保温材料,保温材料下面有防护外壳,这四部分的总成,叫太阳集热器,再配上循环管路和储水箱。用真空平板玻璃作平板太阳热水器的面盖,太阳入射率高、反射率低;太阳能利用率可达95%左右;面盖不与工作液体接触,不存在结垢问题;平板玻璃易于冲洗维护,特别是大面积太阳集热器群,可采用管系冲淋系统,集中冲洗污物,确保玻璃表面洁净,提高太阳入射率;平板玻璃制作简易,无特殊工艺要求,从收集太阳能角度而言,只要求玻璃原料含铁量低些为佳,这样太阳透射率高,有利太阳能的收集。严格讲窗用平板玻璃,不完全适宜太阳能收集之用。窗玻璃主要为采光之用,故对太阳透射率要求不高。但中国以往没有专用的太阳能玻璃,只好将就代用了。从资料可知北京昌平、湖南株州、江苏宿适三家玻璃厂生产的3毫米平板玻璃,其太阳透射率分别为85.9%、82.8%、81.0%;其含铁量分别为0.17、0.17、0.18。而河南洛阳玻璃厂产品,太阳透射率仅有73.2%,含铁量高达0.29。可见玻璃含铁量与太阳透射率成反比。从上所述,用太阳能玻璃制成真空平板玻璃,用于平板太阳热水器上,则热效率比单层玻璃太阳热水器要高20%以上。 到底真空玻璃导热状况怎样?有没有定性测试过?有!空气的导热系数为0.02,比较好的保温材料导热系数为0.03以上。而当真空度为10-4时,真空玻璃的导热系数仅为空气的百分之一,可见极小极小了。关于吸热体吸热体是平板太阳热水器的核心部件,它先要完成光热转换,再将热能传给待加热的水。吸热体主要由金属材料制成,初期为钢管板绑扎结构,后来出现了焊接式、铝翼式、铜铝复合式,各有千秋。有的结合热导差、有的能耗太高、有的耗材太多、有的工艺复杂。但共同点,传热比玻璃高几十倍至几百倍,如铜的导热系数在320左右,铝在160左右,铜在40左右,而玻璃只有0.64。而耐压能力可达10KG/CM2,玻璃连0.5 KG/CM2压力也承受不了。故金属吸热体可进行自然循环,强制循环和直流式工作。因流速与传热系数成正比,所以金属吸热体传热效率也高得多。笔者曾发明吸热体的管板结合新工艺,只需一台冲床,二套模具即可批量生产,可谓设备少,投资省;只有冲、穿、压三道工序即可完成,可谓简单、易行;无需焊接或其它辅助材料,可谓省工节能;以薄壁紫铜管为排管、薄铝板为翅片,可谓配伍科学,耐腐蚀、传热好、材料省。这种结构,参加全国太阳热水器评比时,平均日效率为0.563,热损系数为1.75,与当时获一等奖的产品热性能相同。集热器与水箱联接平板太阳集热器与水箱联接是用的螺纹管件,不会滴漏,不会老化,使用寿命10年以上。若采用直流式或强制循环式,水箱与集热器可以任意位置分别安装,可减轻屋面负荷,并有利水箱的维护与保温。如把集热器放在屋面上,而把水箱安装在淋浴间。集热器与屋面结合国外在上世纪80年代,太阳集热器就广泛与坡屋面结合一体,这样省去了支架,省去了屋面的复盖材料,增强了屋面保温隔热性能,真可谓一举三得!故平板集热器出口,深受欧美、日本、东南亚人民的欢迎。 价格与热效率原来单层玻璃平板热水器,每平方米只有300~500元,而当时的真空管太阳热水器的价格是其两倍左右,且热效率相似。故当时平板太阳热水器独霸天下。若换上真空平板玻璃作面盖,肯定要比单层玻璃的要贵。但只要大批量生产,加之封边技术进一步改进,成本会不断降低,也许不久比现在的真空管还便宜。但其热效率可高达65%~70%。降低热辐射损失。以往所有太阳热水器都未避免热辐射损失。从理论上讲凡超过绝对温度零度以上的物体,皆会产生热辐射。而我们使用的太阳热水器的水箱,里面的热水一般都在50℃~70℃,那辐射热损肯定会有,而靠外壳及保温材料是挡不住辐射热损的,若在水箱内胆外表面饰以反光材料,则可大大降低辐射热损。其实保温瓶内胆外表面不就是这样制作的吗!外壳与保温材料以往的平板太阳集热器的吸热体下面都垫以厚厚的保温材料,以利隔热、减少热损。我的设计,是取消保温材料。而采用全封闭蜂窝结构钙塑材料的外壳,利用最好的保温材料,因其导热系数只有0.02,而最好的保温材料导热系数皆在0.03以上。中空玻璃就是利用密闭的干燥空气来隔热保温的,是最好的示范产品,是被科学证明了的较好的节能窗用采光玻璃。中空外壳上表面,饰以反光材料,以达降低集热器的辐射热损。这样省去了保温材料,降低了成本,又降低了集热器的厚度和重量,又是一举三得啊!降低集热器的呼吸作用平板集热器,以往国内外产品,大多不重视密封。一般在面盖玻璃四边布上毡条,放上边框即行。进出水管与壳体的间隙也很大。由于集热器是一个密闭性容器,吸热体与面盖玻璃之间有30毫米间隙,故充满了空气。根据流体力学,空气的压强P、温度T、体积V有下列关系P=GRT/V。中午太阳辐射强度很大时,空气温度急剧上升,则内压力也大大增加,由于密闭不严,高温、高压的空气即泄漏出去。夜晚气温降低,集热器之间的空气温度与压强也降低了,则空间又形成了负压,外面的空气又进入了集热器的空间,这样就形成了呼吸作用。如此,一方面加大了对流热损,降低了效率;另方面也带进了灰尘,影响吸热体的功能。若在雨后或夜晚,空气中的水分也被带入集热器内,则又降低了保温性能、加速吸热体的电化腐蚀和减少使用寿命。故集热器的呼吸作用,对其长期性能影响很大。发现了问题,运用现代技术,给予科学的解决。如用油灰或胶液密封,加防护罩条,给罩条加压固定等。总之一台全新的平板太阳热水器,要从各个角度予以改进,才能获得好的性能。(end)

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