提高平板集热器性能的主要途径
平板型太阳能集热器作为太阳能热利用中的基本部件,又是核心部件,其性能的优劣直接决定着太阳能热利用系统的使用效果。设计良好的集热器可以有效降低项目的投资及使用成本。
为了提高平板集热器产品的性能与质量,既要提高它的热性能,又要提高它的耐久、可靠性能,总的来说,平板集热器性能可从以下两个方面加以改进。
一、提高集热器到导热介质的热传递能力
这可通过如下改进措施实现:
1、优化设计集热器吸热体结构。综合考虑材料、厚度、管径、管间距、管与板连接方式等因素对热性能的影响,以提高吸热板的翅片效率。还要注意导热介质在流道中的对流性质,如流动是湍流或是层流,以及流道表面粗糙程度。
2、完善和提高吸热板加工工艺。努力降低流道管与吸热板之间的结合热阻,以提高集热器效率因子。
3、研究开发适用于平板太阳能集热器的选择性吸收涂层。要求吸收涂层具有高太阳辐射吸收率、低发射率、强耐候性,将吸热板的辐射热损失降到最低程度。
4、采用透过率高的透明盖板(玻璃或塑料)。
二、通过降低传导、对流和辐射热损失来减少由集热器到环境的热损失
可通过如下改进措施实现:
1、优化设计集热器保温结构,选用热导率低的保温材料作为集热器底部和侧面的隔热层,并保证足够的厚度,将集热器底部和侧面热损降到最低。
2、优化设计透明盖板层数及盖板与吸热板之间距离,降低集热器顶部热损失。热量通过吸热板和透明盖板之间的空气层从吸热板传导到周围空气中去。增加空气层厚度对降低热损失有一定限制,进一步增加会使自然对流变得突出。自然对流以比传导高的速率传递热量,因而会导致热损失更高。
另外,可用增加透明盖板层数还降低顶部热损。但透明盖板层数增加又降低了太阳能的透过率。因而,当吸热板温度不比外层盖板(控制着热损失的传递)温度高出许多时,单层盖板集热器是最有效的,但当温差增加时,单板就会迅速失效。因而高温集热器要求用两层透明盖板。
在条件许可的情况下,也可以在透明盖板内表面,増加减反射涂层,尽可能提高透明盖板的太阳透射比,还可以在玻璃表面加红外反射涂层将吸热板发射的热辐射从盖板下表面反射回去也可降低辐射热损失。
此外,对于在寒冷地区使用的太阳能集热器,还可以在盖板与吸热板之间优化设计增加透明蜂窝隔热材料,尽可能抑制透明盖板与吸热板之间的对流和辐射换热损失。但这一技术也存在着不十分成熟和性价比不高的问题。
