各有奇招—世界平板太陽能集熱器制造技術縱覽（下）

葛曉敏 殷駿 編譯

鋁框架

多數(shù)集熱器制造商使用鋁框架來制作集熱器(圖4)。制造鋁框架集熱器，首先需制作一個框架的邊框或細長的板條。一些制造公司，如Viessmann和加拿大的Enerworks，將單個金屬片彎曲成型并用鉚釘將其各個角固定來制作框架。大多數(shù)制造公司將四個單獨的邊框相連接。大約10%的集熱器由鋼框架制作。Sunex NX公司生產(chǎn)的集熱器采用不銹鋼框架。該公司已建立一條新型自動化集熱器生產(chǎn)線。只有一小部分制造公司使用木質(zhì)細條板，專用于制作特殊屋頂?shù)募療崞鳌?/p>

圖4 框架材料(僅槽式）

集熱器制造過程中最常見的技術有鉚接、擠壓和焊接(見圖5)。一種焊接技術是在Sun Master的SSK27上連續(xù)斜口焊接。

圖5 框架連接

黏合有時會與其他技術共用，如壓或擰。盡管如此，Termicol公司仍采用黏合。產(chǎn)業(yè)部首席官員Julio Castro說:“2009年6月，一條新的底座部件生產(chǎn)線誕生，貫穿黏合框架、包裝及運輸過程?！盩ermicol公司不僅安裝新設備，且其集熱器設計新穎，并安裝了更結實的框架。改進的框架來自希臘。Transsen最近改用1毫米厚的框架，因為“它對于集熱器來說強度更強?！?/p>

一般集熱器背板傾向于使用黏合技術，超過一半的集熱器背板在采用黏合技術的同時，還與壓或擰技術結合。黏合技術使生產(chǎn)過程可完全自動化。德國Citrin Solar Energie und Umwelttechnik公司研制了一種自動程序，運用黏合劑可將背板粘合到框架。

其他常用的連接背板工藝是鉚接和機械擠壓。集熱器框架也是如此，鋁是最常用的材料，鋼和塑料也很常見(圖6）。

圖6 背板材料

集熱器外殼的主要功能是實現(xiàn)良好通風，盡可能有效地將冷水滴從集熱器上去除而不引起熱損失。Transsen、Watt和Sunex公司都改進了他們的通風系統(tǒng)。如果太陽能集熱器用作熱泵的熱源，吸熱體溫度經(jīng)常能降到環(huán)境溫度以下，產(chǎn)生相當多的冷凝水，因此Sch?co公司為集熱器制造專門的熱泵系統(tǒng)。所有新型的Sunex集熱器與這種應用相一致。

一款高性能且隔熱良好的集熱器

集熱器中保溫隔熱層必須承受極高的停滯溫度。近2/3的集熱器保溫隔熱層使用礦物棉，其熔點超過1000℃(圖7)。由于玻璃棉可以耐受400℃的高溫，因此也可以作為保溫層材料。Baymak新型集熱器的保溫層用礦物棉替代玻璃棉。PUR(聚氨酯)發(fā)泡的熱導系數(shù)低，薄薄一層就可以保證良好的保溫效果。然而，傳統(tǒng)PUR的耐溫只有150℃，高溫變體耐溫能達到200℃，但是這也達到了集熱器藍色吸熱體涂層的極限。為此，許多公司結合不同類型的保溫層材料，在吸熱體與PUR發(fā)泡間增加一層礦物棉。這種組合同樣用于新型Elsol集熱器。

圖7 保溫材料

新型Magnum集熱器中，Transsen使用三層保溫材料，一層牛皮紙、一層PUR和一層玻璃棉。如果氣凝膠用作保溫材料，集熱器可做得很薄。意大利制造公司Costruzioni Solari最近在維羅納的太陽能展會上展示了一款只有4.5厘米厚的集熱器，其厚度是標準集熱器的一半。氣凝膠耐受溫度可達到200℃。PUR保溫層的厚度為19～25毫米；礦物棉保溫層厚30～60毫米。大部分公司使用40～50毫米的保溫層，且大多數(shù)為側(cè)面保溫層。墨西哥制造公司Sunway de Mexico是一家致力于側(cè)面保溫層生產(chǎn)的公司。希臘的Nobel與D.Xilinakis合作公司正在生產(chǎn)一款Apollon集熱器，其采用側(cè)面保溫方式。

大多數(shù)集熱器中吸熱體置于保溫層上，且僅僅被連在集管固定位置上，該集管伸出集熱器。為確保吸熱體安全固定，KBB公司設計了一款彈簧底座，底座可使吸熱體沿其長度膨脹以防脫落。

不是所有玻璃都是太陽能玻璃

一旦把保溫層放在吸熱體下面，裝入外殼中，接下來要做的就是最后的集熱器生產(chǎn)步驟——安裝玻璃蓋板。1/3的集熱器安裝時使用EPDM(三元乙丙橡膠)密封條密封(圖8)，并用罩軌擠壓。所有集熱器中約2/3的集熱器使用膠粘合玻璃蓋板。硅膠使用頻繁，經(jīng)常與EPDM密封條一起使用，有時也使用膠帶。

圖8 玻璃-框架連接

77%的低鐵太陽能玻璃是流行的窗用玻璃材料，其太陽光透射比約為0.90。大多數(shù)制造公司使用結構太陽能玻璃；透明玻璃是個例外。也有不同類型的結構玻璃，Tacnur Yilmaz說:“我們將棱柱狀的玻璃改為沙礫狀的低鐵玻璃。”也有15%的集熱器使用標準窗玻璃，但其太陽光透射比不足0.88。具有減反射涂層玻璃并且太陽光透射比超過0.94的集熱器的不足8%。

玻璃厚度也存在不同。最常用的是厚度在3～3.2毫米的玻璃，占53%。優(yōu)質(zhì)、厚重的4毫米玻璃的使用率占的43%。6毫米厚的玻璃只用于表面積大的集熱器并且非常罕見。調(diào)查中所有公司聲稱他們使用鋼化玻璃，這只是出口制造商的標準。

多種集熱器尺寸

一款標準的太陽能集熱器面積在2～2.5平方米之間。

小型集熱器趨勢:許多公司推出了新型小巧、便攜式產(chǎn)品。Sunway de Mexico推出了新型的1.6平方米板。奧地利的SunWin Energy Systems 公司推出了WF13VE2，這是一款屋頂嵌入式集熱器，表面積只有1.27平方米。ESE公司生產(chǎn)的新型O E M集熱器甚至更小。出口部經(jīng)理Clement Cassart表示:“為與屋頂完全結合，我們推出了一款只有0.5平方米的集熱器?！泵绹圃旃綛ubbling Springs Solar也推出了一款相似的產(chǎn)品，但用途不同?！拔覀冋峁┮豢蠲阅阈图療崞?，方便攜帶使用(小木屋、旅行房車、露營、小帆船、戶外沐浴等)、貿(mào)易展示和教學設施”，副總裁Luisa Gerasimo表示。小型板的設計與大型板的不同只區(qū)別于尺寸，其尺寸為50厘米×100厘米。該款產(chǎn)品還未被測試。STI公司生產(chǎn)的新型小巧便攜式集熱器為0.96平方米，是該產(chǎn)品的近兩倍大，小巧且易攜帶。集熱器中安裝了一個單盤管全銅吸熱體，是理想的單人設備。

新型大尺寸集熱器

一般認為大尺寸集熱器是典型的奧地利產(chǎn)品。Siko Solar公司延伸其XL系列等級，包括一款27平方米集熱器。Doma Solartechnik公司新型AKS大尺寸集熱器有21平方米。Eenst Bertsch CEO表示:“2010年我們推出了一款新型大尺寸集熱器，是具有鋁框架和木質(zhì)層壓板的改進型。我們將光轉(zhuǎn)換效率增至87%。這對于平板集熱器系統(tǒng)來說是一個突破，也是研發(fā)團隊的一個巨大成功。”

屋頂嵌入式集熱器很有前景

SunWin不是唯一一家介紹屋頂嵌入式集熱器的公司?！拔覀兊募療崞魇菫榱伺c屋頂結合而設計的，如果將其固定在屋頂上，可使用標準光伏固定設施”，Eli Shilton解釋道。多虧多排選擇，德國Wolf公司的屋頂整合系統(tǒng)可提供大面積屋頂?shù)慕y(tǒng)一覆蓋。10臺集熱器一行，排成3行，組成最大可能的場地，集熱器之間不會互相遮擋。Wolf公司也提供改進型，可與光伏組件相結合。

意大利Cordivari公司注重美學，“Cordivari屋頂嵌入式集熱器安裝在斜屋頂時，太陽能集熱器可快速安裝在屋頂上，并排成一列。 此安裝系統(tǒng)已申請了專利。

Sun Master的SIC27 通過遮雨板的低角度安裝可以獲得屋頂空間的最佳使用。水平和垂直間隔都保持的很小，并且與遮雨板的外觀很搭配。Sun Master為各種類型的屋頂提供材料。

德國CitrinSolar公司的CS300M是一款新型的屋頂嵌入式集熱器，以組件化的設計為基礎。集熱器自身有一個大約2平方米的標準面積，靈活、易于安裝且具有片狀金屬表面，各種集熱器排列結構對于CS300M集熱器框架來說都是可能的。巨大的集熱器場地和L、U或H形狀的場地，采用標準裝置是可行的。

陽光地帶的產(chǎn)品

美國制造公司SunEarth研制的SunBelt集熱器適用于炎熱、干燥的沙漠氣候，這種氣候在美國東西部城市很常見，周圍溫度達到50℃或以上也很平常?！癝unBelt集熱器在太陽輻照度1000瓦/平方米和環(huán)境溫度50℃下，集熱器空曬溫度低于140℃?！笨偨?jīng)理Paul Outram表示。奧地利的Tisun 公司也密切注視炎熱氣候，“我們將推出FM200集熱器模型，尺寸2平方米，以滿足南歐國家、北非和中東地區(qū)”，負責出版和媒體公布的Nina Karner表示，“除此之外，我們將展示新式自然循環(huán)系統(tǒng)，其具有一個160或200升儲水箱和一個2平方米集熱器，也有一個系統(tǒng)具有兩個集熱器和一個300升儲水箱?！盨unWin的AF24US4也是一款非常薄的集熱器，用于陽光充足的氣候，礦物棉保溫層僅為30毫米。它的空曬溫度達到142.2℃。

一方面，由于許多制造公司制造的專門用途集熱器的種類在擴大；另一方面，許多公司試圖制造單一類型的大容量產(chǎn)品。太陽能熱利用市場在中期一定會復蘇，這為所有參與者提供足夠的空間。