出現、發展、成熟、衰落,沒有一種產品或者一個行業的發展不遵循這個規律,所不同的是,生命周期的長短而已。市場就是那只看不見的生死之手,在無聲無息中操縱著這個世界萬事萬物的興衰存亡。
平板太陽能熱水器在上世紀八九十年代淡出市場,復又在近幾年卷土重來,縱使有再多的人為環境因素疊加出了這種結果,產品本身的質量問題仍然是不容忽視的一個重要因素。我們根據近幾十年的發展,來一起探討一下影響平板太陽能熱水器壽命的核心技術所在:
選擇性吸收涂層
板芯是平板集熱器的核心部件,相當于人的心臟,他只要運轉不好不能吸收足夠的熱量,那么任其他的部件再完美也是徒勞。而決定板芯提高熱量吸收率和降低發射率的關鍵便是選擇性吸收涂層,選擇性表面吸收率越高,反射率越低越能保留所吸收的熱幅射,較高的吸收率和較低的發射率會使整個系統有更高的轉換率。
目前鍍膜技術有三種:陽極氧化鍍膜技術、黑鉻鍍膜技術和藍鈦鍍膜技術(藍膜)。陽極氧化涂層性能較差,使用材質受限,現在很多廠家不再選用此種產品。黑鉻鍍膜的熱穩定性和抗高溫性能好,但黑鉻鍍膜的發射率比較高,從而使吸熱板的整個系統光熱轉換效率比較低,并且在生產過程中會造成較大的污染,需要花費很多成本處理,這和太陽能熱水器節能產品的初衷相違背。目前比較受熱水器廠家歡迎的是藍膜,相對來講,污染較小,吸收率和發射率綜合考慮達到了比較高的熱轉換效果,但是一般國內廠家技術上達不到,僅有的幾家專門生產藍膜的公司產品質量還有待考證,大多數廠家使用的膜層從國外進口,造成了成本較高,很多中小企業難以擔負。
除此之外,還有幾個性能是關系到平板熱水器使用壽命、安全性能、推廣程度的較為重要的技術:
吸熱體的材料
吸熱體主要由金屬材料制成,金屬吸熱體可進行自然循環、強制循環,傳熱效率也高得多。常用材料是銅、鋁合金、不銹鋼、鍍鋅板、沿海水質較差的地方,也有用塑料或玻璃鋼等材料。
初期為鋼管板綁扎結構,后來出現了焊接式、鋁翼式、銅鋁復合式。焊接工藝分為超聲波焊接和激光焊接。傳熱效率和耐壓能力比玻璃的提高很多。
管板結合方式
吸熱體的管板結合工藝,按吸熱板的結構不同,可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圓管式和熱管式。
(1)管板式吸熱板
平板太陽能集熱器管板式吸熱板是將排管與平板以一定的結合方式連接構成吸熱條帶,然后再與上下集管焊接成平板太陽能集熱器吸熱板。這是目前國內外使用比較普遍的吸熱板結構類型。
(2)翼管式吸熱板
翼管式吸熱板是利用模子擠壓拉伸工藝制成金屬管兩側連有翼片的吸熱條帶,然后再與上下集管焊接成吸熱板。平板太陽能集熱器吸熱板材料一般采用鋁合金。
(3)蛇管式吸熱板
蛇管式吸熱板是將金屬管彎曲成蛇形,然后再與平板焊接構成吸熱板。這種結構類型在國外使用較多。吸熱板材料一般采用銅,焊接工藝可采用高頻焊接或超聲焊接。這種焊接方式流動阻力大,流體通道不是并聯而是串聯;焊接難度大,焊縫不是直線而是曲線。
(4)扁盒式吸熱板
平板太陽能集熱器扁盒式吸熱板是將兩塊金屬板分別模壓成型,然后再焊接成一體構成吸熱板,吸熱板材料可采用不銹鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等。焊接工藝難度大,容易出現焊接穿透或者焊接不牢的問題。并且焊點不能承受較高的壓力。
保溫層
保溫層的作用是減少集熱器向四周環境的散熱,以提高集熱器的熱效率。要求保溫性能好,即材料的熱導率小,不產生有毒氣體,材料有巖棉、礦棉、聚苯乙烯、聚氨酯發泡塑料等。
外殼
保溫層外殼的作用是將吸熱板、蓋板、保溫材料組成一個整體,因此它應有一定的剛度和強度,并便于安裝。其材料一般用鋼板、鋁型材、玻璃鋼或塑料。
為了確保外殼的使用壽命,有些外殼表面需進行噴涂處理。一般涂層要求薄而均勻,有較強的附著力和抗老化性能,耐濕熱,不生銹。
防凍性能
業界一直有句話是“平板不過江”,說的即是在溫度較低的北方冬季,啟動溫度成為制約平板太陽能熱水器發展的“致命弱點”。真空管在氣溫高于零下10℃左右即可啟動工作,而最早的平板太陽能熱水器則要在零度以上才能工作。這種問題主要是我國太陽能熱水器發展初期采用自然循環造成的,現在的平板采用二次循環和防凍系統后,以特種防凍液作為導熱介質,沸點低,熱交換效率高,這個問題已經得到解決。也早有致力于平板發展的廠家做過實驗,五星平板太陽能熱水器在我國最北端漠河進行的極端低溫環境實驗中,性能良好,穩定產出熱水。
總之,一件產品的好壞和壽命長短不是哪一個部件就可以決定的,所有部件共同作用才能使整個產品良好運行。這也就是眾所周知的“木桶效應”,往往劣勢決定著整個產品的質量水平。