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太阳能热水器的集热材料太阳能热水器

太阳能热水器的集热材料

太阳能热水器太阳主要以电磁辐射的形式给地球带来光与热。太阳辐射波长主要分布在0.25～ 2.5μm范围内。从光热效应来讲，太阳光谱中的红外波段直接产生热效应，而绝大部分光不能直接产生热量。我们感觉在强烈的阳光下的温暖和炎热，主要是衣服和皮肤吸收太阳光线，从而产生光热转换的缘故。从物理角度来讲，黑色意味着光线几乎全部被吸收，吸收的光能即转化为热能。因此为了较大限度地实现太阳能的光热转换，似乎用黑色的涂层材料就可满足了，平板式太阳能热水器，但实际情况并非如此。太阳能热水器这主要是材料本身还有一个热辐射问题。从量子物理的理论可知，黑体辐射的波长范围在2～ 100μm之间，黑体辐射的强度分布只与温度和波长有关，辐射强度的峰值对应的波长在10μm附近[3]。由此可见，太阳光谱的波长分布范围基本上与热辐射不重叠，因此要实现的太阳能热转换，所采用的材料必须满足以下两个条件:①在太阳光谱内吸收光线程度高，即有尽量高的吸收率α;②在热辐射波长范围内有尽可能低的辐射损失，即有尽可能低的发射率γ。

一般来说，对同一波长太阳能热水器而言，材料的吸收率和发射率有同样的数值，即吸收率高则相应的发射率也高。但吸收率α与反射率γ及透射率t满足如下关系:α γ t= 1。对于不透明材料由于t= 0，则α γ= 1。而对于黑色物体来说，γ= 0，则α= 1。根据以上讨论可知，有效的太阳能光热转换材料是在太阳光谱范围内，即λlt; 2.5μm，有α≈ 1(即γ≈ 0);而在λgt; 2μm，即热辐射波长范围内，辽宁太阳能热水器，有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0)，一般将具备这一特性的涂层材料称为选择性吸收材料。

如不完全满足太阳能热水器以上条件，在热辐射波长范围内ε值较大，尽管太阳光谱α≈ 1，仍有很大的热辐射损失，这类材料通常称为非选择性涂层材料。所有选择性吸收涂层的构造基本上分为两个部分:红外反射底层(铜、铝等高红外反射比金属)和太阳光谱吸收层(金属化合物或金属复合材料)。吸收涂层在太阳光波峰值波长(0.5μm)附近产生强烈的吸收，在红外波段则自由透过，并借助于底层的高红外反射特性构成选择性涂层。

在聚光方面，由于日光波长覆盖范围大，聚焦用的反射镜或折射镜的高反射率或高透射率波长应覆盖300～ 2500nm，因而镜面采用新型的纳米涂层，从室内保温涂层到太阳镜上的防反涂层等，这些技术将集热器的效率提高了近5%。从近众多的纳米技术的研究成果来看，玻璃涂层将获得更加长足的发展。预计涂层未来的研发方向主要有以下几个方面:①超长的户外寿命(抗风、防灰尘吸附等);②高太阳光反射率(反射波长覆盖300～ 2500nm);③良好的抗机械应力特性，以适应对反射镜面的定期清洗;④耐腐蚀性(lt; 0.15%，与镀银镜面耐腐蚀性相当)。在吸热方面，太阳能一次吸热(指直接从阳光获取热能)材料主要有金属、塑料、玻璃等，但实际使用的几乎全是金属。

太阳能热水器按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料、氯化锂、硅胶、水等，国内外使用得比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。

太阳能热水器的组成部件太阳能热水器

太阳能热水器的组成部件

太阳能热水器集热器

系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在太阳照射度达到一定值的时候。

目前中国市场上常见的是全玻璃太阳能真空集热管。结构分为外管、内管，在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铬等吸热膜，太阳能热水器哪个牌子好，金属管焊接在集热板上，平板集热器较真空管集热器成本稍高，近几年平板集热器呈现上升趋势，尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。

太阳能热水器保温水箱

储存热水的容器。通过集热管采集的热水必须通过保温水箱储存，防止热量损失。太阳能热水器的容量是指热水器中可以使用的水容量，分体式太阳能热水器，不包括真空管中不能使用的容量。对承压式太阳能热水器，其容量指可发生热交换的介质容量。

太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。

太阳能热水器水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着保温效果，在寒冷季节尤其重要。较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。

太阳能热水器保温水箱要求保温效果好，耐腐蚀，水质清洁。

太阳能热水器支架

支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，稳定性高，抗风雪，耐老化，不生锈。材质一般为不锈钢、铝合金或钢材喷塑。

太阳能热水器连接管道

太阳能热水器是将冷水***入蓄热水箱，然后通过集热器将热量输送到保温水箱。蓄热水箱与室内冷、热水管路相连，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的太阳能管道对太阳能系统是否能达到好的工作状态至关重要。太阳能管道必须做保温处理，北方寒冷地区需要在管道外壁铺设伴热带，以保证用户在寒冷冬季也能用上太阳能热水。

太阳能热水器控制部件

一般家用太阳能热水器需要自动或半自动运行，控制系统是不可少的，常用的控制器是自动上水、水满断水并显示水温和水位，带电辅助加热的太阳能热水器还有漏电保护、防干烧等功能。市场上有手机短信的控制的智能化太阳能热水器，具有水温水位查询、故障报警、启动上水、关闭上水、启动电加热等功能，方便了用户。

太阳能热水器特点

随着生活水平的提高，消费者对太阳能热水器的要求也越来越高，特别是中国城市化建设的不断加快，和楼房高度不断的增加，太阳能热水器就成了城市建设中的主导者，这是由太阳能热水器自身特点决定的。

1 、太阳能集热器与水箱分离安装，阳台壁挂式安装，不影响建筑外立面。

2 、太阳能热水器自然循环，强制循环两种选择，全天候的太阳能热水器

3 、太阳能热水器夹套式水箱结构，水和介质分开，可适应寒冷地区使用。

4 、水箱内置电辅助加热装置，连续阴天或日照不足的情况下，自动启动，确保24小时热水供应

5 、太阳能热水器可以根据建筑立面和阳台尺寸定制集热器或调整安装角度。

6 、太阳能热水器可选配外界控制面板，显示温度或设定功能，并根据用户需求定制太阳能热水器结合夹套式水箱，

纵观太阳能热水器的特点，可以看出，太阳能热水器符合城市建筑结构多样化的需求，特别适合中高层建筑安装。

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