减少平板式太阳能集热器热损失措施与方法.docxVIP

减少平板式太阳能集热器热损失措施与方法 【摘要】太阳能技术以其清洁、经济的优势被广 泛应用在诸领域，热能的利用以热水器最为普遍，其技术也 最为纯熟。平板式设计具有承压能力强、结构简单、性价比 高、日平均效率高、耐热冲击性能好、寿命长等特点，特别 是与建筑物结合良好的独特优势，所以减少平板式太阳能集 热器热损失，实现太阳能的高效利用有重要意义。 【关键词】平板式；太阳能集热器；热损失；措施和方 法 前言 我国幅员辽阔，大部分国土面积能够享受充分的光照， 合理地利用太阳能源能够减少污染性较大的能源消耗，具有 经济效益和社会效益。据我国近年来太阳能源使用的实践总 结，热水器主要因其管状设计原因存在冻裂、爆炸、不抗压 的情况。平板式太阳能热水器具有承压、热效率髙、免维护、 寿命长等优点，随着对太阳能建筑一体化的要求越来越高平 板式太阳能热水器将成为未来发展趋势。性能提升的技术要 求使平板式设计成为研究的重点，也提供了更为广阔的发展 平台。 1、平板式太阳能结构分析。 平板式太阳能集热器组成部分是：透明盖板、吸热板、 四周围护边框、隔热保温材料和底板组成。 2、 平板式太阳能集热器热量损失形成因素 太阳能光热利用主要通过釆集-转换-贮存-输送的四大 步骤。太阳能集热器采集到阳光后其内部温度比外界环境温 度要高，而且太阳能本身有间断性和不稳定性的特性，太阳 能集热器外部环境也发生变化，使集热器向外传热增大。风 速增大对集热器热损失也增大。 吸收并贮存热能是集热器设计的重点，采用新型的涂层 材料是外部的新改良，同时内部系统的热能保温贮存也是集 热过程的关键。热能吸收由于天气、材料的限制，吸收量达 不到理想预计，做好后期的贮存能够将热能使用率提升10%, 并提高平均温度，因此讨论热能损失是研究的关键。 2.1集成空间设计不足。在光照条件下，同一介质因位 置不同造成了两端温差存在i(rc或以上，从而造成了在外层 设计盖板的间隙中存在空气对流，空隙间的空气的流动将会 带走以吸收的热能，同时考虑到集热器都是导热的材质，与 外界形成空气交换后将会造成能量的消耗。 2.2集热器的框架的热能消耗。外层设计存在的空隙是 产生对流和辐射的原因，因此盖板的间距、外层材质不同热 量吸收率、不合理的外框设计是形成消耗的关键。 3、 控制热能损耗的相关改进建议 平板集热器的热能消耗主要是由集热板向罩子以辐射 和对流换热方式造成的。 为了提高它的热效率，目前主要通过选择透明盖隔板、 选择隔热保温材料、吸热板上的太阳能涂层选择、优化空气 夹层间距、选择吸热板结构和材料、加蜂窝结构、夹层抽真 空、增加罩板层数等措施和方法，具体措施和方法如下： 3.1改进盖板的使用 相较于欧美国际盖板的性能而言，由于我国采用的盖板 透明度不够，光线通过率低10%,改进盖板的通透性是提高 热能采集效率的方法，可积极研发新工艺，在传统的玻璃盖 板技术中引进中空部分填充氮气或采用性能优良的覆盖膜， 研制适用于集热器的钢化玻璃，以减少因通透性不够、吸收 热能不足等原因带来的热能损耗，以增加阳光的吸收量。 透明盖板采用4. 0mm超白低铁布纹钢化玻璃，透过率高, 达到92%以上，机械强度比普通玻璃高4倍，能够抗冰雹， 抗击打，安全可靠，可防止产生玻璃反光污染。保证了长达 25年以上的使用寿命。 除了盖板设计、材质的改进方法外，还可以通过减少空 隙的方式，即加设PC板以减小吸热层和盖板的间距，形成 的多层空间能够有效地防止对流形成，而PC板的性能虽不 如玻璃，但其耐温、耐用、经济的性能能提高使用寿命。 3. 2选择隔热保温材料 隔热层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散 热的部件，对于隔热保温材料的使用时要注意选择聚苯乙烯 等导热性能低的材料，以降低能量的损耗，有利于热量集中。 针对集热器的性能需要，选用能够有效集热的高效保温 的纳米复合保温材料，在平板太阳能热水器中，聚氨酯泡沫 因其密度小、热导率小、保温效果好的优势，利用有机聚合 物-无机纳米复合技术研究新型具有热稳定性好、阻燃性高、 抗腐蚀性强、力学性能及保温性能好，有效降低热损失。 3. 3选用效能高的热量吸收涂层 质量好的热能吸收涂层能够有效的集中光能、热能，涂 层用于集热板上，选用黑色等深颜色能够最大限度地吸收太 阳辐射，减少光的反射。根据太阳辐射的波长范围值，选用 吸热板时要考量其热辐射的波长波动范围，在全面吸收的数 值之内能够有效地减少能源的浪费。即在改进集热器性能是 要充分考虑各种板材、涂层的吸热性能，通过材料的选用升 级以弥补盖板透明度不够的技术缺陷。热量吸收涂层涂料要 能够最大化吸收短波太阳辐射，起到过滤其余因素发出的长 波辐射，在最短的时间内积聚所需的太阳能，可以用磁控溅 射方式控制涂层吸收率，相较于其他方法，热能吸收率