第一節(jié) 國內(nèi)太陽能真空管產(chǎn)品 技術工藝 研發(fā)動態(tài)
真空管是太陽能熱水器的核心元件，被譽為太陽能熱水器的“心臟”，真空管質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到太陽能熱水器的使用壽命和性能，太陽能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也帶動了真空管企業(yè)的發(fā)展，一方面是圍繞真空管的專利技術在不斷推成出新，另一方面是真空管企業(yè)和生產(chǎn)線最近幾年都如同雨后春筍般地在增加。
真空管是太陽能熱水器的核心，他的結(jié)構(gòu)如同一個拉長的暖瓶膽，內(nèi)外層之間為真空。在內(nèi)玻璃管的表面上利用特種工藝涂有光譜選擇性吸收涂層，用來最大限度的吸收太陽輻射能。經(jīng)陽光照射，光子撞擊涂層，太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，水從涂層外吸熱，水溫升高，密度減小，熱水向上運動，而比重大的冷水下降。熱水始終位于上部，即水箱中。太陽能熱水器中熱水的升溫情況與外界溫度關系不大，主要取決于光照。當打開廚房或洗浴間的任何一個水龍頭時，熱水器內(nèi)的熱水便依靠自然落差流出，落差越大，水壓越高。當前，國內(nèi)生產(chǎn)毛坯管的企業(yè)主要有力諾、元升、曜暉等企業(yè)，生產(chǎn)真空管的企業(yè)主要有天創(chuàng)、寶光、力諾、光普、華豐、美菱、元升等企業(yè)，主要有兩種種類，一是管內(nèi)不走水的，一是管內(nèi)走水的，傳統(tǒng)的真空管都是管內(nèi)走水，雙真空的推出和“金屬超導管”真空管的推出都使得玻璃管內(nèi)不走水。
一、傳統(tǒng)真空管
傳統(tǒng)真空管主要指管內(nèi)走水的真空管，隨著技術的進步，傳統(tǒng)的真空管在外觀和色彩方面也在不斷創(chuàng)新，如三高管、三腔管、管中管、紫金管等都隨之出現(xiàn)，都在強調(diào)管的抗凍、抗高溫，吸熱性能好，如高溫管膜層較普通管長（距管口約1ｃｍ），此管耐高溫，抗衰減性特強，膜層在400℃高溫空曬狀態(tài)下，不老化、不脫落、不變色；高效管膜層距管口約2.5ｃｍ，此管超高吸收，熱損少，升溫快，熱效高；高寒管兼具高效管熱效高、升溫快優(yōu)點的同時，熱損更少，在－30℃條件下照常出熱水。消費者可根據(jù)不同區(qū)域選擇不同的真空管。
二、雙真空熱管
對于雙真空熱管來說，
一是啟動快，熱管熱容小，反應快，集熱管所獲得地熱量可迅速傳遞到水箱。在多云間晴的低輻射天氣也能有效集熱，而直插緊湊式熱水器集熱管所獲得的熱量先是用來加熱真空管內(nèi)的水，再靠熱虹吸作用，加熱儲熱水箱中的水，因此熱水器啟動慢；
二是得熱量高，雙真空集熱管獲得的熱量幾乎全部用于加熱儲熱水箱中可利用的水，水箱的得熱量高。而直插緊湊式熱水器所加熱得水量還包括真空管內(nèi)無法取出使用的水量，因此相同體積儲熱水箱中水的得熱量相對要??；
三是承壓高，熱管內(nèi)管密封，可承受較大壓力，可直接與自來水系統(tǒng)連接，承壓使用，自動運行；
四是雙真空集熱管管內(nèi)不走水，即使個別集熱管意外破裂，熱水器仍能正常運行；
五是抗凍，真空管內(nèi)無水，即使在嚴寒條件下使用也不會凍裂；六是雙真空熱管具有熱二極管熱量單向傳導的功能，即當熱管不工作時又與水箱絕熱。
三、“金屬超導管”真空管
“金屬超導管”真空管，主要是通過在管內(nèi)插入銅棒或不銹鋼棒，玻璃管內(nèi)不走水，這種真空管不怕冷熱沖擊、抗凍，玻璃管內(nèi)永遠不結(jié)水垢，得熱高，“金屬超導管”真空管“熱啟動”快，善于“捕捉”云彩縫里的太陽光，所以在光照強度不足的天氣里它更優(yōu)越性。
當然，對于許多太陽能企業(yè)來說，在真空管方面都是嚴格要求，無論是原裝集成還是一體機，都在真空管方面強化，如皇明，對于真空管真空度：國標規(guī)定為5.0×10-2Pa，皇明企業(yè)標準規(guī)定真空度必須達到5.0×10-4Pa，超過了國標100倍，國外權威檢測機構(gòu)檢測皇明真空管使用壽命達到80年；對于真空管吸收比和發(fā)射比：國標規(guī)定吸收比高于86%，發(fā)射比低于8%，皇明企業(yè)標準規(guī)定吸收比大于92%，發(fā)射比低于7%，即使冬天、陰雨天也能提供充足熱水；對于真空管的清洗：國標沒有相關規(guī)定，皇明經(jīng)過清洗液、自來水、超聲波、去離子水四道工序，徹底洗凈真空管毛管上的雜質(zhì)，清洗以后需要經(jīng)200攝氏度高溫烘干，使管壁不留雜質(zhì)、水印，杜絕了脫膜、真空度降低等隱患；如力諾，為了在真空管方面領先，他們一方面與南京工業(yè)大學、清華大學、山東建筑大學等國內(nèi)高校合作 研究 開發(fā)了新的集熱管技術項目，另一方面強化內(nèi)部管理和質(zhì)量控制體系，具有膜層吸收比、發(fā)射比，集熱管三項熱性能參數(shù)（空曬性能參數(shù)、悶曬太陽輻照量、平均熱損系數(shù)等）在內(nèi)的檢測設備，擁有一套先進的在線生產(chǎn)排氣監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)γ總€排氣臺的溫度和真空度進行實時監(jiān)控，保證了產(chǎn)品的排氣質(zhì)量，延長了集熱管使用壽命。普樂太陽能的金屬超導管具有“三超一抗”標準：超強集熱 超強導熱 超強保溫 抗風雪冰雹襲擊等特點，十大優(yōu)勢笑傲太陽能熱水器市場：
1.導熱效率達99%，為太陽能熱水器導熱之最。
2.無需陽光，只需溫差，即可實現(xiàn)超強導熱。
3.獨具三重真空的保溫性能，克服了集熱器白天導熱，夜晚散熱的弊端。
4.熱輸出功率是優(yōu)質(zhì)熱管熱輸出功率的3倍以上。
5.拒絕炸管，管內(nèi)永不走水。
6.徹底杜絕導熱管內(nèi)長期走水所產(chǎn)生的污垢。
7.在零下50度氣候條件下仍能顯示卓越導熱性能。
8.集熱性能和保溫效果尤能適應海洋性和高山性氣候的地方。
9.在高溫空曬下，不產(chǎn)生冷氣體，從而不降低導熱性能。
10.單管破損不影響整機運作。
總之，作為太陽能熱水器的心臟，真空管將會隨著環(huán)境的變化而不斷變化，因為區(qū)域的差異、目標消費群體的差異、建筑的差異都要求太陽能熱水器因地因時制宜，與建筑有效結(jié)合。
第二節(jié) 國外太陽能真空管產(chǎn)品 技術工藝 研發(fā)動態(tài)
國外主要以平板型太陽能熱水器為主，真空管型太陽能熱水器發(fā)展較為滯后，沒有公開的 技術工藝 研發(fā)動態(tài)資料。
第三節(jié) 近年國內(nèi)外太陽能真空管 技術工藝 研發(fā)成果回顧
憑借著北京天普太陽能工業(yè)有限公司兩位專家的“奇思妙想”，我國太陽能真空管技術獲得革命性突破。
2007年11月22日，天普在京正式推出了其自主研發(fā)并已獲國家發(fā)明專利的“異形內(nèi)管真空集熱器”，該公司將這一新技術產(chǎn)品命名為梅花聚能管。該項技術打破了真空集熱器內(nèi)外管為兩個同心圓的傳統(tǒng)模式，內(nèi)管采用梅花異型，從而使產(chǎn)品集熱效率提高10%~25%，傳熱能力強化10%~20%。
分析 人士指出，天普“梅花聚能”技術在太陽能產(chǎn)品技術日益同質(zhì)化的今天，通過自主研發(fā)，實現(xiàn)了從產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)到生產(chǎn)工藝的全面提升。在我國倡導節(jié)能減排及新能源廣泛利用的大環(huán)境下，該技術對目前太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生重要影響，并有利于推動新一代太陽能熱水器技術標準的升級，促進同類產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
目前公司正著手實現(xiàn)真空管發(fā)明專利的產(chǎn)業(yè)化升級工作。程翠英說，采用梅花聚能管的天普新一代“鎖熱”型太陽能熱水器將在2008年得以快速推廣。
第四節(jié) 未來太陽能真空管國內(nèi)外 技術工藝 研發(fā)趨勢 分析
目前，我國真空管太陽能熱水器產(chǎn)品中，全玻璃真空管式熱水器占據(jù)了總產(chǎn)量91%。但由于真空管內(nèi)自來水長期悶曬，對水質(zhì)有不良影響，并且在嚴寒狀態(tài)下容易解凍或者炸管，冬天水溫低。
采用了雙真空金屬超導熱管的分體式太陽能中央熱水系統(tǒng)則不會出現(xiàn)上述的現(xiàn)象。超導熱管的集熱原理是：通過金屬芯片吸收熱量，管內(nèi)不走水，利用傳導介質(zhì)氣態(tài)導熱，液態(tài)回流。具體的過程為：當接收太陽光照射時，管內(nèi)的金屬集熱芯片開始吸收太陽熱量，真空紫銅管內(nèi)的液態(tài)導熱介質(zhì)升溫后變成汽態(tài)，輸出能量，傳輸至金屬熱管的冷凝端處，冷凝端插在水箱內(nèi)，把熱量通過導熱套傳遞給水。
冷凝端傳遞出熱量后與熱管內(nèi)存在溫差，汽態(tài)導熱介質(zhì)變成液態(tài)回流，完成導熱全過程，整個導熱過程管內(nèi)不進水、不走水，該管冷凝端最高承受溫度達300度，嚴寒-50℃也不會出現(xiàn)凍管的現(xiàn)象，單支集熱管破損不會影響整個系統(tǒng)的正常運行。確保了高溫上水不炸管、嚴冬氣候不凍管、熱管內(nèi)壁無結(jié)垢、水質(zhì)潔凈無污染。但是這種熱管成本是普通真空管的數(shù)倍，多在國外發(fā)達國家應用普及，在國內(nèi)高檔別墅區(qū)應用普及較多，廣泛普及還需要一定的市場積累與技術突破。
第五節(jié) 太陽能真空管產(chǎn)品同類替代 技術工藝 發(fā)展
常見太的陽能熱水器有三大類：平板熱水器、真空管太陽能熱水器、其它類型（包括熱管真空管熱水器、悶曬太陽能熱水器、真空管悶曬熱水器等）太陽熱水器。國內(nèi)市場三種產(chǎn)品平板、真空管和其它產(chǎn)品分別約占20%、65%、15%；而國際市場現(xiàn)狀是：平板、真空管和其它產(chǎn)品市場份額分別約占85%、8%、7%。
平板式太陽能熱水器和真空管太陽能熱水器系統(tǒng)比較
太陽能熱水器熱效率：平板較高52.5%，真空管較低47%。
太陽能熱水器價格：平板較高，真空管較低。
太陽能熱水器承壓性：平板式可承壓，使淋浴方便，真空管不承壓，易破碎。
太陽能熱水器結(jié)水垢：平板式熱水器可排污，不易結(jié)垢，真空管下端密封，易結(jié)垢，降低熱效率。
太陽能熱水器耐用性：平板式強度高，耐用，不會爆管，下冰雹時有蓋板玻璃保護，真空管會碰壞，停水后，熱的真空管突然補充冷水易爆管，下冰雹時直接損害真空管本身。
從上面比較 分析 中可以看到，平板式太陽能熱水器比真空管太陽能熱水器要先進的多，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及節(jié)能的需求，我國太陽能熱水器會逐漸向平板式太陽能熱水器過度，達到國際先進的太陽能熱水器節(jié)能標準。
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