平板式与真空管太阳能对比.docx
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平板式与真空管太阳能对比
一：
平板式太阳能集热器与真空管太阳能集热器热性能对比
太阳能热水器是太阳能系统主要部件，目前市场常见有三大类，平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型（包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等）太阳热水器。
国内市场三种产品平板、真空管与其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：
平板、真空管与其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。
太阳能热水器的主要性能指标是热性能，均由第三方测试机构给出测试报告。
中国太阳能热利用专业委员会太阳能监测中心（CTS），四年来检测了117台太阳能热水器，其检测结果统计如下：
检测结果
产品类型
日平均效率国标要求≥45%
平均热损系数国标要求≤5W/M2℃
达标
%
未达标
%
全达标
平板热水器39台
36
92.3
3
7.7
38台<4.0
1台>4.0
真空管热水器78台
65
83.3
13
16.7
72台<1.5
6台>1.5
众所周知，集热器效率方程基于不同参考面积，集热器效率方程中各参数不同，差别比较大。
作为生产商，一般需给出集热器的总面积（占地面积）、采光面积、吸热器面积三个数据，供设计选型。
基于吸热器面积，一般真空管集热器略高，但由于其结构使然，其总面积一般也大，基于总面积时，平板集热器效果最好，瞬时效率相比高50%以上。
集热器总面积决定了可安装集热器数量，所以，比较起来，为达到同样效果，需要平板集热器数量最少，投资回报最好。
几种工程上常用集热器性能比较如下图，从中可以看出，在低温热水（60℃）需求下，基于总面积的三种类型集热器效率差别不大，而基于吸热体面积时，平板集热器相比则有高达25%以上的优势。
作为一般的太阳能热水工程，最好的选择是使用平板集热器。
热性能报告取自瑞士SPF测试中心网站公布测试报告。
集热器效率比较：
数据取自SPF测试报
SPFNr.
C910
C609
C588
太阳能集热器类型
总面积G
m2
2.83
4.08
2.532
吸热体面积A
m2
1.63
2.86
2.35
面积比A/G
%
58%
70%
93%
集热器效率,基于总面积
ηo
0.458
0.539
0.722
а1
W/km2
2.06
1.11
3.51
а2
W/k2m2
0.002
0.004
0.0044
集热器效率比较曲线：
基于不同面积
二：
海林高效率平板式太阳能集热器与国内常见平板式太阳能集热器对比
项目
海林太阳能
德国产品
国内平板
产品外观
平板式太
阳
能
集
热
器
尺寸
1000mm×2000mm×80mm（标准）
可以订制规格
1145mm×2070mm×90mm
1000mm×2000mm×90mm
有效集热面积
1.88m2～2.74m2（可定制）
2.10m2
2.0m2
外观
样式
根据中国特有建筑结构特征，结合澳洲与欧洲产品特点，自主设计的边框与构件。
更方便与建筑结合与安装。
无铆钉结构，一次成型外框，密封性好，更美观。
（防水性能优良）
欧洲产品较为普遍的外观
大部分产品为仿欧洲外观，密封性差，集热器边框多采用铆钉式封装，封装不严易导致集热板芯进水，影响产品整体性能。
寿命
25年以上
25年以上
15年
价格
2500
4500
1200~1500
玻璃
透光率91%以上
透光率91%以上
透光率86%左右
重量
34kg
41kg
板芯焊接方式
整板激光焊接
超声波焊接
单条超声波焊接
板芯
涂层
德国整卷进口吸热板芯
德国Tinox或德国Bluetec
黑铬/高选择性吸热涂层
国产镀黑铬
国产蓝膜
吸收率
95%±2%
93%±2%
93%±5%
发射率
5%±2%
12%±2%
15%±5%
瞬时集热效率
η≥76%（最高可以达到86%）
η＝78%
η＝60%～73%
热损
系数
a1=3.35W/m2K
a2=0.0112W/m2K2
a1=3.80W/m2K
a2=0.012W/m2K2
较大
三：
高选择性吸热涂层与黑铬涂层及其他涂层的对比
不同吸热涂层的原理与说明（根据制备工艺不同,又可将选择性吸收涂层分为四类）。
（1）电镀涂层
常用的电镀涂层主要有黑镍涂层、黑铬涂层、黑钴涂层等，均具有良好的光学性能。
以黑铬与黑镍的效果最好，吸收发射比（α/ε）接近6～13。
但电镀黑铬生产成本高，同时镀液中的Cr6+对环境有污染。
电镀黑镍耗能少、成本低，镀液中不存在有毒物质。
但黑镍涂层薄、热稳定性、耐蚀性较差，通常只适用于低温太阳能热利用。
这类涂层一般吸收率为0.85～0.90，发射率为0.15～0.25。
（2）电化学转化涂层
常用的电化学涂层有铝阳极氧化涂层，CuO转化涂层与钢的阳极氧化涂层等。
其中铝阳极氧化涂层光谱选择性、耐腐蚀、耐光照性能良好，在太阳能热水器上得到了广泛应用。
CuO转化镀涂层有一层黑色绒面，保护不好容易导致性能下降，钢的阳极氧化涂层抗紫外线与抗潮湿性能好。
这类涂层一般吸收率为0.82～0.88，发射率为0.15～0.32。
（3）真空镀膜涂层（蓝膜使用此工艺）
利用真空蒸发与磁控溅射技术制取，如利用直接蒸发制取的PbS/Al/Al涂层。
利用磁控溅射制取的有不锈钢--碳/铜涂层、AlCN涂层、AlNxOy涂层与Ni-Cr涂层等。
应用比较多的是多层渐变铝氮铝（Al-N/Al）涂层，该涂层具有良好的光谱选择性，但当温度升高时，发射率也随之急剧上升，只能在250℃以下使用。
还有采用射频溅射制备的金属陶瓷复合涂层，主要应用在中高温领域，它是近年来新开发的工艺，如Ni-Al2O3涂层。
Wu-AlNx选择性涂层，是将钨、铬等金属粒子掺入氮化铝介质，得到金属陶瓷复合涂层。
基片采用铜、铝等反射率高的金属，集热温度可达350℃以上。
德国Tinox与Bluetec公司所生产的产品就是采用真空镀膜，磁控溅射工艺。
（4）涂料涂层
涂料涂层是一种发展比较早的涂层，制备方法一般采用压缩空气喷涂法。
如PbS涂层，以0.1μm林蔓状晶体PbS为颜料，乙丙橡胶或氟树脂为粘结剂，吸收率为0.85～0.91，发射率为0.23～0.40，制备简单，但林蔓状结构易氧化失去转换性，防锈性能差；
硅溶胶吸热涂层，以硅溶胶作粘结剂，Fe粉作发色体，涂层成本低、耐候性与防水性好，吸收率为0.94，发射率为0.41，但因为含有机物，使用寿命短。
四：
平板式太阳能集热器板芯激光焊接与超声波焊接技术的对比
超声波焊接
等离子体焊接（热焊）
激光焊接
软钎焊
高选择性吸热涂层主要的加工工艺如：
当高选择性的吸热涂层研发成功，如何采用合理、高效的技术来制造平板式太阳能集热器，并发挥其最大的效能，便成为了现代太阳能企业发展的核心竞争力。
激光技术是采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，通过脉冲瞬间发出的激光焦点达到上千摄氏度，会在几毫秒内将金属熔化与蒸发，我们利用这一效应来进行太阳能集热器板芯流道与高选择性吸热涂层的焊接。
我们将激光焊接用于平板式太阳能集热器板芯的制造，能够在最小程度破坏吸热涂层表面的前提下，使焊点更牢固，从而保证成品具有更高的吸热效率，同时大大提升了生产效能。
超声波焊接作为目前平板式太阳能集热器主要的生产工艺，主要被欧洲众多的企业所采用，在此技术上生产的产品已被广泛应用于世界各地的项目案例中。
近年来，一些企业开始的技术革新，在对比传统的超声波焊接会因为金属接触面积大，对吸热体正面涂层产生损坏，而被破坏的涂层自然热损失较大的问题，而转向采用更高性能的激光焊接。
通过一些机构对使用超声波焊接与激光焊接的产品实际检测得出：
·
激光焊接不仅能够实现铜+铜焊接，更解决了传统超声波焊接无法进行铜+铝焊接的技术，合理降低了成本。
·
超声波是在吸热涂层正面通过滚动进行焊接，破坏吸热涂层表面而留下一条焊接线；
而采用激光，则是在背面进行焊接，瞬间高温将两种材料融化贴合在一起，使成品具有更平整、美观的效果。
·
使用激光焊接，流道与吸热涂层间的结合强度更高，能够将更多的热量快速传递，因而使太阳能集热器具备更高的吸热效能。
目前在国内市场常见的平板式太阳能集热器产品，由于生产工艺以及加工设备的水平，无法实现整板超声波焊接，因此都采用单条超声波焊接的方式，将吸热膜与铜管焊接在一起，再将7条焊接好的铜管翼片与横管焊接，组成集热板芯。
这类产品整体的外观较差，而后焊接会造成试压过程不稳定，成品一致性也较差。
目前销售也都集中在华南地区，也有一部分产品出口到国外相对产品与技术要求不高的地区。
附件一：
高选择性吸热涂层特点
决定太阳能集热器最想性能表现的是--最高的太阳能辐射吸收比
--最低的热辐射发射比
任何一种太阳能吸热体效率都取决于其将太阳光转换成热的能力。
对于太阳辐射的高吸收率应该是最基本的条件而且是非常容易达到的，最具挑战性的则是如何将太阳能储存在金属内部。
高选择性吸热涂层,可以在减少反射的同时将热能存在吸收体的内部（低发射率）。
结果证明，如果在太阳能集热器系统中使用高选择性吸热涂层即使在多云的天气条件下也可以很大程度地提高系统的工作效率。
高选择性吸热涂层的颜色是由入射光线在石英玻璃层内部，经过多重反射后形成的。
根据减反射层石英玻璃的厚度，某些波段的光被转化成热能，只有一小部分波段的光被反射掉，其波长决定了呈现出的颜色。
由于高选择性吸热涂层只反射少量的蓝色光，所以涂层的颜色看上去是蓝色的。
涂层的颜色只取决于光的颜色，并不是由材料的基本颜色决定的。
高选择性吸热涂层作用的条件是太阳能辐射能量被照射在一个不同的波长范围（2.5＜μm）的热辐射（＞2.5μm）表面。
独特的涂层构成了高选择性吸热体，包括以下特点：
太阳能辐射范围的高吸收比（低反射）α=95%吸收比
红外线范围的极低的发射比（高反射）β=5%发射比
这些特性，使用高选择性吸热涂层能够将90%的太阳辐射转化成热能。
黑色表面是非常好的太阳能辐射吸热体，但确定是：
吸热层表面变热，并开始以热辐射（远红外辐射）的形式释放能量，因此大约有50%被吸收的能量在尚未导热之前就丢失了。
在一些热带地区（如赤道附近）黑色涂层与蓝色高选择性涂层对比的差异性并不明显，而一旦使用在寒冷地区，高选择性吸热涂层则会发挥很强的吸热效能。
而我们常见的黑色涂层多为采用电镀工艺与电化学工艺形成的，由于其生产工艺的高污染，现在已经逐步被一些制造型企业所淘汰。
德国BlueTec公司作为德国三大平板式太阳能板芯高选择性吸热涂层的供应商，其产品主要是在金属板表面镀膜，而目前该公司所使用的生产线为目前世界最先进，第三代连续镀膜生产线。
目前德国Bluetec公司是全球最大供应量的太阳能集热器板芯，高选择性吸热涂层的供应商。
而在中国，与海林太阳能达成战略合作的关系，不仅为我们提供高效率的镀膜产品，并与海林合作共同推进国内市场的高品质产品的应用。
附件二：
海林工厂太阳能及相关产品制造
集热器板芯流道焊接
自动冲孔设备
集热器板芯激光焊接
太阳能集热器成品
控制器生产流水线
泵站组装流水线
附件三：
高选择性吸热涂层介绍
海林太阳能集热板芯采用德国进口高选择性吸热材料，用于平板式太阳能集热器板芯加工。
该涂层是通过一种特别开发的物理真空法（PVD），将涂层连续地镀在卷状金属带上。
在真空环境中，钛在电子射线枪的作用下被汽化，汽化物在加入氮与氧后发生化学反应成为氮氧化钛并在金属带上沉积冷凝，石英在被汽化后形成第二层抗反射层并起到保护作用。
其吸收率（a=0.95），反射率只有（qT=0.04）。
高选择性涂层不仅是一种高吸收率的涂层，而且可以在减少反射的同时将热能存在吸收体内部（低发射率）。
结果证明，即使在多云的天气条件下也可以很大程度的提高集热板的工作效率。
经检验证实，即使在使用25年后，太阳能集热板中的高选择性吸热涂层吸收体仍能保持其初始性能的95%。
德国进口高选择性吸热涂层结构示意：
附件四：
高选择性吸热涂层检测报告
总结
※海林太阳能是目前国内率先在平板式太阳能集热器生产技术上，采用整板进口德国Tinox与德国Bluetec高选择性吸热涂层材料。
对比国内黑铬涂层的集热器在整体热性能上面有大幅度提升。
该材料经过德国实验室测试在使用了25年后仍能保证其初始效率的95%。
※目前国内平板太阳能的制造企业所采用的生产工艺大多为单条超声波焊接的板芯，不同的厂家所生产的产品在边框形式上面不同，而安装没有固定的方式，都是在现场屋面焊接。
※对比德国Buderus在中国市场推广的平板式太阳能产品，海林的产品已经在采用德国高选择性吸热涂层板芯，同时也运用较为领先的激光焊接技术来加工该材料。
而作为国际知名的品牌在中国销售的产品还在使用黑铬板芯，以相对低廉成本的产品来取得市场。
而事实上，因为中国大部分的地区拥有四季分明的气候特征，而特别是在秋、冬季节，因为日照辐照量的变化，采用高选择性的吸热材料制造的平板式太阳能集热器与春、夏季节相比较，同样能够将水提升很高的温度，而黑铬涂层的集热器，由于材料自身发射率较高，因此生产的太阳能集热器整体效率也较低。
※对比国内制造的平板式太阳能集热器板芯所采用的镀黑铬工艺，从目前市场的产品看来由于生产工艺与实际生产过程中的品质控制，产品始终处于一个较低端的水平，销售市场也都集中在中国华南地区以及一些低端产品需求的国家与地区。
※随着新材料技术的发展，越来越多的太阳能制造企业已经将高选择性材料用于太阳能集热器产品的制造，来获得更高性能与更稳定及长寿命的产品。
※自2007年起,国内市场所能见到的平板式太阳能集热器产品有来自澳大利亚,德国,意大利等国家。
国外的产品虽然拥有一定的品牌知名度，但实际引进中国的产品在材料与综合系统方面并非十分合理，而且价格高昂。
而国内也有一些企业投入产品的研发与制造,而海林企业也是其中之一,但与其他企业所不同的是,海林不仅拥有完善的企业管理机制,而依靠现有的自控产品研发实力,也是目前国内唯一具备自主控制器开发能力的企业。
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