太陽能集熱器制造

1、太陽能集熱器,10新能源陳旭東 10023123,目錄,一、太陽能集熱器涂層材料的制備原料、制作方法、工藝流程與主要設(shè)備。 二、平板太陽能集熱器的制備原料、制作方法、工藝流程與主要設(shè)備。 三、真空太陽能集熱器的制備原料、制作方法、工藝流程與主要設(shè)備。 四、聚光太陽能集熱器的制備原料、制作方法、工藝流程與主要設(shè)備。 五、空氣太陽能集熱器的制備原料、制作方法、工藝流程與主要設(shè)備,太陽能集熱器,太陽能集熱器的定義是：吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。 含義：太陽能集熱器是一種裝置；太陽能集熱器可以吸收太陽輻射；太陽能能集熱器可以產(chǎn)生熱能；太陽能集熱器可以將熱能傳遞到傳熱介質(zhì) 主要分類：

2、平板太陽能集熱器、真空太陽能集熱器、聚光太陽能集熱器、空氣太陽能集熱器等四大類,太陽能集熱器涂層材料,太陽能集熱器涂層材料在提高太陽能集熱器效率方面有重要作用。主要有三類特殊的涂層材料：分別是光譜選擇性吸收涂層、光譜選擇性透過涂層、減反射涂層。 選擇性吸收涂層以干涉性涂層為例，結(jié)構(gòu)如下,光譜選擇性吸收涂層是應(yīng)用在吸熱體上的，它是利用太陽輻射的波長范圍與熱輻射的波長范圍不同這一特性，可以在增強(qiáng)吸熱體對(duì)太陽輻射吸收的同時(shí)，減少吸熱體向環(huán)境的熱輻射損失。由于光譜選擇性吸收涂層一般呈黑色或暗色，并加涂在光亮的金屬吸熱體表面上，所以有時(shí)將光譜選擇性吸收涂層與金屬面的組合稱為“暗鏡”。 光譜選擇性透過涂層

3、是應(yīng)用在透明蓋層上的，它同樣是利用太陽輻射的波長范圍與熱輻射的波長范圍不相同這一特性，可以在保持透明蓋層對(duì)太陽輻射透過的同時(shí)阻止吸熱體發(fā)出的熱輻射透過透明蓋層向環(huán)境散熱。由于光譜選擇性透過涂層是涂敷在透明蓋層上，可以將投射的熱輻射反射回去，所以有時(shí)將光譜選擇性透過涂層與玻璃的組合稱為“熱鏡”。 減反射涂層也是應(yīng)用在透明蓋層上，它是利用材料表面的反射能力與其折射率有關(guān)這一特性，通過降低透明蓋層表面的折射率，減少透明蓋層對(duì)太陽輻射的反射，從而提高透明蓋層對(duì)太陽輻射的透過能力。由于減反射涂層可以增加透明蓋層的透過能力，所以有時(shí)將減反射涂層稱為“增透膜,涂層材料的制備原料,選擇行吸收涂層材料：純半導(dǎo)體

4、材料，金屬氧化物或硫化物等。 選擇性透過涂層材料：二氧化錫，三氧化銦，錫酸鉻等。 減反射涂層材料：二氧化硅膜,制作方法,一、陽極氧化法：基本過程是將鍋片(或銅鋁復(fù)合芯片)在稀磷酸溶液中陽極氧化至鋁表面形成多孔氧化膜然后在硫酸鎳或硫酸亞錫溶液中交流電解，鎳(錫)離子還原沉積于氧化的孔隙中，形成具有光譜選擇的表面。陽極氧化是采用化學(xué)鍍的方法產(chǎn)品生產(chǎn)過程巾的廢液排放易造成環(huán)境污染。同時(shí)由于涂層的發(fā)射率較高，所以熱水器的熱效率不是很高 二、電鍍黑鉻法：黑鉻涂層是采用 電鍍方法在太陽能集熱板上制備黑 鉻選擇性電鍍層采用電鍍黑鉻工 藝，需要先在鍍件上打底層，如鍍 覆銅、鎳層來增加附著力，然后才 能鍍黑鉻。

5、 三、真空電子束沉積法：這種集熱 薄膜主要生產(chǎn)在銅基體條帶上既 可以封裝在真空環(huán)境中使用也可以在大氣環(huán)境下直接使用。在條帶上(最大幅寬為1200mm)制備光譜選擇性吸收涂層制造平板集熱器板芯時(shí)需要對(duì)條帶進(jìn)行切割同時(shí)在每個(gè)翼片的背面通過超聲波焊接排管,例：各種方法制備的選擇性涂層,工藝流程,涂層的制備主要由表面預(yù)處理、陽極氧化、電解著色及封閉等幾個(gè)工藝流程。 1)預(yù)處理：將試樣經(jīng)400#水砂紙手工打磨后使其表面光滑無痕，然后放入50g/L的NaOH(加熱至60)溶液中進(jìn)行清洗去油脂，再用1：1的HNO3溶液中和多余的堿性洗液，其中每道工序后用去離子水清洗； 2)陽極氧化：氧化時(shí)選用直流電源。將清

6、洗過的鋁試樣作為陽極，陰極為鉛板，在磷酸、硫酸溶液中分別進(jìn)行陽極氧化，部分樣品先在硫酸中陽極化，然后在磷酸液中進(jìn)行二次氧化； 3)電解著色：經(jīng)陽極氧化后的試樣，采用交流電壓在金屬鹽溶液中進(jìn)行電解著色。根據(jù)所獲得顏色的色系確定選用的電解液； 4)封孔：本實(shí)驗(yàn)選用沸水封孔法，對(duì)所獲得的涂層進(jìn)行后處理，在沸水中封孑L 30rIlin，以確保不退色,主要設(shè)備,平板鍍膜機(jī),集熱器鍍膜車間,平板太陽能集熱器,一、太陽能熱利用系統(tǒng)中，接收太陽輻射并向其傳熱工質(zhì)傳遞熱量 的非聚光型部件。其中吸 熱體結(jié)構(gòu)基本為平板形狀。 二、類型主要有：管板式 、翼管式、蛇管式、扁盒 式、圓管式和熱管式等。 三、水的循環(huán)方式主

7、要有：自然循環(huán)、強(qiáng)迫循環(huán)、定溫放水,平板太陽能集熱器類型以及層次圖,平板太陽能集熱器的結(jié)構(gòu) 主要是有透明蓋板、隔熱材料、吸熱板、外殼等幾部分組成。 作用蓋板：溫室效應(yīng)；隔熱材料：提高集熱器的熱效率；吸熱板：吸收太陽輻射能并向水傳遞熱量；外殼：將吸熱板、蓋板、保溫材料組成一個(gè)整體,制備原料,吸熱板的材料：銅、鋁合金（要求防銹鋁）、不銹鋼、鍍鋅板。沿海水質(zhì)較差地區(qū)，也有用塑料或玻璃鋼等材料。 蓋板的材料：高強(qiáng)耐熱玻璃板、甲基丙烯酸甲酯板、玻璃纖維增強(qiáng)塑料板（及玻璃鋼板）。 保溫層的材料：巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨酯發(fā)泡塑料等。 外殼的材料：鋼板、鋁型材、玻璃鋼或塑料等,制作方法,平板型太陽能集熱器

8、的制造包括吸熱板的制造、集熱器外殼制造等組成。 吸熱板的制造：鋁材料的采用 氬弧焊，鋼材料的采用電氣焊 集熱器外殼加工工序,剪板下料,成品,沖孔剪園,折彎,清洗,噴涂,工藝流程,一、金屬處理:高反射鏡面鋁材和吸熱體上的所有金屬基體都在鍍膜前進(jìn)行處理。例如，根據(jù)需要鋁基體會(huì)經(jīng)過電化學(xué)拋光、密封和陽極氧化處理。 二、涂層（鍍膜）:在這個(gè)過程中，多層金屬和陶瓷材料在真空環(huán)境下沉積于金屬板上。環(huán)保的PVD（物理氣相沉積）技術(shù)運(yùn)用了電子束氣相沉積和濺射技術(shù)。 三、保護(hù)涂層。產(chǎn)品在鍍膜后增加了一層透明層，以保護(hù)產(chǎn)品不受雨水、鹽和風(fēng)沙的侵襲。 四、分切和包裝。眾多配備分切設(shè)備的服務(wù)中心，可以嚴(yán)格根據(jù)客戶要求

9、定制吸熱體。分切設(shè)備可加工15到1250毫米寬的板條。為了保護(hù)表面涂層，薄板材料之間墊有保護(hù)箔或者保護(hù)紙,主要設(shè)備,平板集熱器制造設(shè)備,自動(dòng)焊接,外殼制造,質(zhì)量檢驗(yàn),質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容包括：材料檢驗(yàn)，涂層檢驗(yàn)，熱性能檢驗(yàn)，空曬和淋雨檢驗(yàn)，強(qiáng)度和剛度檢驗(yàn)，外觀檢驗(yàn) 檢驗(yàn)規(guī)則： 1、要求板芯，邊框、壓條、底板、蓋板、隔熱材料、密封條等均經(jīng)驗(yàn)證合格后，方可進(jìn)行集熱器組裝。 2、集熱器、水箱、支架、等經(jīng)驗(yàn)證合格后，方投入熱水器組裝,真空太陽能集熱器,一、若干支全玻璃真空太陽能集熱管一定規(guī)則排成陣列與聯(lián)集管、尾架和反射器等組裝成太陽能集熱器；與循環(huán)管路、儲(chǔ)水箱等組件組成分體式太陽能熱水系統(tǒng)。 二、分類 ：按

10、排列方式分為，豎單排、橫單排和橫雙排三類,橫單排方式： 豎單排方式,真空太陽能集熱器的結(jié)構(gòu) 1內(nèi)玻璃管；2外玻璃管；3選擇性吸收涂層；4真空夾層；5彈簧支架；6消氣劑 內(nèi)玻璃管和外玻璃管之間抽成真空，太陽選擇性吸收涂層沉積在內(nèi)玻璃管的外表面，形成吸熱體，開口端通過內(nèi)玻璃管和外玻璃管熔封連接起來，內(nèi)玻璃管的另一端為密閉半球形，帶有吸氣劑的彈簧卡子，將帶有吸熱體的內(nèi)玻璃管園頭端支撐在內(nèi)玻璃管排氣端內(nèi)表面,制備原料,一、玻璃管材料應(yīng)采用硼硅玻璃3.3。 二、太陽選擇性吸收涂層的太陽吸收比O.86(AM1.5)。 三、太陽選擇性吸收 涂層的半球發(fā)射比 h0.080(80士5)。 四、吸氣劑應(yīng)符合GB/

11、T9505蒸散型鋇吸氣劑的規(guī)定,制作方法,割管也稱炸管，就是將一定型號(hào)的內(nèi)、外毛胚按規(guī)格切割成長短合適的直管，并且對(duì)切割后的管口部位進(jìn)行燎口去銳邊和退火。 封圓頭就是將切割好的玻璃毛胚管的內(nèi)、外管的一端用火焰加熱的方法熔封，再放入半圓模具中定型的一種方法。 接排氣尾嘴用于抽取內(nèi)管和外管之間的氣體而設(shè)置的排氣通道。 清洗玻璃管，然后將其烘干，在進(jìn)行鍍膜。 下一步要進(jìn)行點(diǎn)焊、裝卡子，最后插管，再封口。 最終經(jīng)檢驗(yàn)后，裝箱,工藝流程,主要設(shè)備,炸管機(jī)：現(xiàn)在的炸管機(jī) 大都使用燃?xì)?，所以又稱燃?xì)庹ü軝C(jī)。有手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)炸管機(jī)，每種炸管機(jī)均有燎口、退火功能。 封圓頭也分手工和機(jī)械兩種，目前已有較先進(jìn)

12、的全自動(dòng)圓頭機(jī)進(jìn)入市場。它使切割、封圓頭及退火等功能集為一身，大大地提高了生產(chǎn)效益，是一種較好的集熱管制造輔助設(shè)備。 烘干機(jī)以電加熱式為多，該設(shè)備可方便的設(shè)定溫度和時(shí)間，效果也不錯(cuò)。 直流磁控反應(yīng)濺射鍍膜機(jī)用于真空集熱管生產(chǎn)中鍍制漸變的精確化學(xué)配比的氮化鋁膜，同樣也能制備先進(jìn)的干涉型氮化鋁膜,真空管生產(chǎn)線,管口連接機(jī)械,真空集熱管生產(chǎn)設(shè)備布局,真空集熱器生產(chǎn)過程,真空集熱器儲(chǔ)熱器生產(chǎn),聚光太陽能集熱器,聚光太陽能集熱器可以看成是由 光源、聚光器和接收器組成的光 學(xué)系統(tǒng)。光源是移動(dòng)著的太陽， 聚光器以反射或折射的方式把到 達(dá)光孔上的太陽輻射集中到接收 器的小面積上，接收器內(nèi)的傳熱 介質(zhì)則把小面積

13、上由太陽輻射轉(zhuǎn) 換成的熱能帶走。 其類型很多，分類的方法也各有 不同，例如，按聚光是否將太陽成像進(jìn)行分類，可分為成像聚光集熱器和非成像聚光集熱器兩大類；按聚光形式分類，可分為線聚焦集熱器和點(diǎn)聚焦集熱器兩大類等等。 一下將以（非）成像聚光太陽能集熱器為主進(jìn)行介紹,成像聚光太陽能集熱器,聚光太陽能集熱器由聚光器與接收器組成，成像聚光太陽能集熱器通過聚光器將太陽輻射聚焦在接收器上形成焦點(diǎn)（或焦線），以獲得高強(qiáng)度太陽能。聚光集熱器是一套光學(xué)系統(tǒng)，聚光器一般由反射鏡或透鏡構(gòu)成，主要有拋物面反射鏡、菲涅耳透鏡、菲涅耳反射鏡三種。 聚光器接受太陽光的投影面稱為光孔（或“開口”），聚光器把照射到光孔的輻射匯聚

14、到接受器上，如果聚光器光孔面積為A1，接受器受聚光面積為A2，則有：C=A1/A2， C稱為“聚光比”，是聚光集熱器的聚光程度的特征參數(shù),拋物面聚光集熱器,由拋物線沿軸線旋轉(zhuǎn)形成的面稱為旋轉(zhuǎn)拋物面，由拋物線向縱向延伸形成的面稱為拋物柱面。在凹面覆上反光層就構(gòu)成拋物面聚光器。根據(jù)光學(xué)原理，與拋物鏡面軸線平行的光將會(huì)聚到焦點(diǎn)上，焦點(diǎn)在鏡面的軸線上，見圖1（a）。把接收器安裝在反射鏡的焦點(diǎn)上，當(dāng)太陽光與鏡面軸線平行時(shí)，反射的光輻射全部會(huì)聚到接收器，見圖1（b,菲涅耳透鏡聚光集熱器,普通凸透鏡的原理大家都知道，如圖3(a)所示，平行于透鏡主光軸的平行光通過凸透鏡后將會(huì)聚到焦點(diǎn)上。若需直徑較大的透鏡則會(huì)

15、很厚，不但非常笨重還會(huì)使透光性下降。由于透鏡的性能取決于其表面，在保證表面形狀的條件下把透鏡壓扁，菲涅耳透鏡把透鏡分成許多圓環(huán)，每個(gè)圓環(huán)在保持對(duì)應(yīng)半徑處的鏡面曲線下盡量薄一點(diǎn)，如圖3(b)所示,這樣的結(jié) 構(gòu)可制造直徑大又輕的凸透鏡,菲涅耳反射鏡聚光集熱器,既然有菲涅耳透鏡也就有菲涅耳反射鏡，圖5（a）顯示了菲涅耳反射鏡的原理，它把原來厚的拋物面分成小段放在一個(gè)平面上。圖5（b）顯示了用菲涅耳反射鏡制作的菲涅耳反射鏡聚光集熱器，它是長條形結(jié)構(gòu)，也稱線性菲涅耳反射聚光器,非成像聚光太陽能集熱器,聚光太陽能集熱器由聚光器與接收器組成，非成像聚光太陽能集熱器顧名思義是聚光器的光線不是會(huì)聚到一點(diǎn)（或一線

16、）上，而是會(huì)聚到一塊接收器的面上，也可獲得高強(qiáng)度太陽能。非成像聚光太陽能集熱器形式較多，主要有球形面聚光集熱器、復(fù)合拋物面聚光集熱器、條形面聚光集熱器、塔式集熱器等,球形面聚光集熱器與復(fù)合拋物面聚光集熱器示意圖,球形面聚光集熱器也稱為SRTA集熱器，反射鏡是球面的，入射的平行光會(huì)聚在一個(gè)較小的區(qū)域，接收器是面狀的，當(dāng)光線略有傾斜時(shí)，反射高仍能會(huì)聚到接收器上，見圖（a）。球形面聚光集熱器的聚光比范圍約50至150，最高聚熱溫度300度至500度。 復(fù)合拋物面聚光集熱器也稱為CPC集熱器，聚光器由兩片拋物面組成，接收器也為面狀，在兩個(gè)拋物面中間，見圖（b）。橙色光線是與中心軸線平行的入射光線，將全

17、部會(huì)聚在接收器上，當(dāng)入射光傾斜時(shí)，進(jìn)入光孔的入射光仍能會(huì)聚到接收器上，圖中綠色光線就是最大傾斜角度的入射光。一些內(nèi)聚光真空集熱管使用CPC集熱 方式。復(fù)合拋物 面聚光集熱器的 聚光比范圍約3至 10，最高聚熱溫 度100度至150度,條形面聚光集熱器與多平面聚光集熱器,條形面聚光集熱器也稱為FMSC聚光集熱器，聚光器由多條固定的平面反射鏡組成，平面反射鏡按一定的角度傾斜，使入射光會(huì)聚到接收器上，見圖（a）。由于反射鏡是平面鏡不能會(huì)聚光，故接收器 是面狀，當(dāng)面較寬時(shí) 也允許入射光略有傾斜。條形面聚光集熱器的聚光比范圍約20至50，最高聚熱溫度250度至300度。多平面聚光集熱器也稱為塔式集熱器，

18、接收器安裝在高塔頂部，在塔周圍分布許多平面鏡（定日鏡），所有定日鏡都把太陽光反射到塔頂?shù)慕邮掌魃?，以達(dá)到聚光目的，見圖2（b,制備原料,聚光集熱器包括集熱管、聚光器、跟蹤機(jī)構(gòu)幾個(gè)部分 集熱管必須滿足以下五個(gè)條件：吸熱面的寬度要大于光斑帶的寬度, 以保證聚焦后的陽光不溢出吸收范圍；具有良好的吸收太陽光性能在高溫下；具有較低的輻射率；具有良好的導(dǎo)熱性能具有良好的保溫性能。 聚光器由反射鏡和支架兩部分組成：反射鏡由反射材料、基材和保護(hù)膜構(gòu)成。支架是反射鏡的承載機(jī)構(gòu), 在與反射鏡接觸的部分, 要盡量與拋物面反射鏡相貼合, 防止反射鏡變形和損壞。支架還要求具有良好的剛度、抗疲勞能力及耐候性等, 以達(dá)到長

19、期運(yùn)行的目的。 跟蹤機(jī)構(gòu)：為使集熱管、聚光器發(fā)揮最大作用, 聚光集熱器應(yīng)跟蹤太陽。槽型拋物面反射鏡根據(jù)其采光方式,分為東西向和南北向兩種布置形式,聚光型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)與材質(zhì) 聚光型太陽能集熱器由聚光器、真空管、聯(lián)箱等主要部件組成。 聚光器的材質(zhì)采用玻璃鋼或不銹鋼，使用壽命在15年以上；上覆目前國內(nèi)最高質(zhì)量反光材料，反光率在80%以上，使用壽命為10年左右，使用6-7年時(shí)，建議更換一次反光膜。每月進(jìn)行一次擦拭維護(hù)。 聚光器的倍數(shù)為4倍左右。聚光器型號(hào)區(qū)分，是根據(jù)建筑安裝角度和當(dāng)?shù)鼐暥炔煌胁煌O(shè)計(jì)，有不同的型號(hào)。一是保證采光效果最佳，二是考慮防風(fēng)等因素。 每一單元聚光器配一根真空管。采光面積

20、等于目前普遍適用的真空管集熱器的3根真空管所占的面積。即，同樣采光面積，普通真空管集熱器是三根真空管密排，本集熱器為一單元聚光器配一根真空管。 聚光設(shè)備的設(shè)計(jì)在冬季采暖期有非常好的聚光作用，并且其他季節(jié)不聚光,例：槽式聚光集熱器的設(shè)計(jì),光熱轉(zhuǎn)換元件是實(shí)現(xiàn)中高溫?zé)嵩吹年P(guān)鍵部件之一。本設(shè)計(jì)選定CPS真空金屬直通管，能夠滿足如前所述對(duì)光熱轉(zhuǎn)換元件的要求。單管基本結(jié)構(gòu)尺寸為：總長度2200mm、玻璃管外徑100mm、金屬管外徑50mm、金屬管有效軸向吸熱長度為1800mm。 聚光反射鏡同樣也是實(shí)現(xiàn)中高溫?zé)嵩吹年P(guān)鍵部件之一，本設(shè)計(jì)采用高性能透光材料，背面鍍反射膜以及防護(hù)層并與工程塑料基板粘性連接，共同組

21、成槽式聚光反射鏡。基于上述要求，選取超薄PS板作為鍍膜基板，PS板厚度為0.5mm，反射層為鍍銀層。圖5為本實(shí)施例的實(shí)物圖。 聚光比設(shè)計(jì)槽式拋物面聚光集熱器，在確定光熱轉(zhuǎn)換元件以及反射鏡后，聚光比、拋物線焦距是兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)幾何光學(xué)原理，相關(guān)資料對(duì)上圖所示聚光比描述為： C = 2Xn / d 。設(shè)計(jì)選取2Xn = 3800mm，即拋物槽的開口寬為3800mm； 同時(shí)選取f = 2000mm。選取CPS真空金屬直通管的內(nèi)管直徑，d = 50mm。經(jīng)計(jì)算，聚光比為：C = 24.2038。另外，根據(jù)邊緣光原理，計(jì)算L = 2405mm,空氣太陽能集熱器,空氣太陽能集熱器”是用空氣作為傳

22、熱介質(zhì)的太陽能集熱器，有時(shí)亦稱“空氣太陽能加熱器”，其主要應(yīng)用范圍的太陽能干燥和太陽能采暖。空氣太陽能集熱器在太陽能集熱器中占有重要的位置。 優(yōu)點(diǎn)：不存在冬季的結(jié)冰問題；微小的滲透不會(huì)嚴(yán)重影響空氣集熱器的工作和性能；空氣集熱器承受的壓力很小，可以利用較薄的金屬板制造；不必考慮材料的防腐問題；經(jīng)過加熱的空氣可以直接用于干燥或者房屋取暖，不需要增加中間熱交換器 分類：非滲透性型空氣集熱器和滲透型空氣集熱器,非滲透型空氣集熱器,根據(jù)空氣流動(dòng)的情況，分為三種形式： （1）空氣只在吸熱板的正面流動(dòng) （2）空氣在吸熱般的正、背兩面流動(dòng) （3）空氣只在吸熱板的背面流動(dòng),滲透型空氣集熱器,可分為金屬絲網(wǎng)式、狹縫/多孔金屬板式、重疊玻璃板式、碎玻璃多孔床式、蜂窩結(jié)構(gòu)式。其中右圖為蜂窩結(jié)構(gòu)式,制備原