平板太陽能集熱器技術(shù)問題淺析

曹穎

中國專利技術(shù)開發(fā)公司 北京 100081

從本質(zhì)上講，集熱器本身構(gòu)成了交換熱能的必要裝置。對于平板太陽能而言，運用集熱器針對太陽能可以進行吸收，然后運用傳熱方式來實現(xiàn)全方位的熱量傳導。通常情形下，上述的集熱器裝置應當包含透明蓋板、集熱板、集熱器外殼以及保溫層。其對于低溫的太陽能可以實現(xiàn)充分吸收[1]。因此關于平板太陽能配備的集熱器設備有必要關注其中的集熱器技術(shù)要點，確保結(jié)合集熱器的核心性能來實現(xiàn)綜合性的優(yōu)化設計。

1 平板太陽能集熱器的基本性能

集熱器本身構(gòu)成了專門性的熱能交換設施，此類集熱設備可以保證達到能源平衡的程度，在吸收低熱能量的同時將其轉(zhuǎn)變成可供居民平日應用的熱能。因此可見，集熱器如果表現(xiàn)為較好的熱效率，則意味著較多的太陽能可被其吸收。從傳熱設計的視角來看，關于優(yōu)化集熱效率應當關注其中的熱量傳導溫度，進而優(yōu)化了整個的集熱器運行效能[2]。在此前提下，平板設備將會吸收更多的輻射能，并且將太陽能更多集中于表層的集熱板。對于透明蓋板來講，其主要用于太陽能的有效吸收，確保吸熱水平能達到最優(yōu)。

在目前看來，平板太陽能的常用集熱器裝置應當包含透明的集熱器蓋板、集熱器的吸熱板、裝置外殼、集熱器的保溫層與其他相關部件。近些年以來，很多行業(yè)生產(chǎn)都已能夠靈活運用此類的集熱器設施，而居民平日生活也不能欠缺上述的集熱設施[3]。因此為了達到綜合優(yōu)化與改進，則需更多關注實踐層面上的集熱器優(yōu)化設計，針對現(xiàn)階段的集熱器相關技術(shù)予以妥善掌握，最終確保達到優(yōu)化集熱器基本質(zhì)量以及提升集熱效能的宗旨與目標。

2 探析具體的集熱器技術(shù)要點

2.1 關于集熱器的進口流量

集熱器如果設有較大的進口流量，則與之有關的熱移除因子、效率因子以及裝置整體的集熱效率都會由此而顯著增大。然而，翹片效率并不會隨著增大的進口流量而產(chǎn)生相應改變。因此在設計進口流量時，最好將其調(diào)整至每秒鐘0.1千克以內(nèi)的流量范圍，但是不能低于每秒鐘0.02千克。同時，應當視情況增大現(xiàn)有的集熱效率以及熱移除因子，確保上述兩項數(shù)值分別可達0.3以及0.95。

2.2 關于導熱系數(shù)

設計人員在優(yōu)化設計導熱系數(shù)時，不能僅憑現(xiàn)有的經(jīng)驗予以設計，而是有必要結(jié)合相應的測試結(jié)論予以設計。具體在測試時，應當配備模擬集熱器，并且對于模擬裝置在各個時間段的集熱狀況予以監(jiān)測[4]。在此前提下，關于最基本的吸熱規(guī)律就能予以全面掌握，進而給出與之相適應的導熱系數(shù)。關于集熱試驗來講，應當預先在測試系統(tǒng)中輸入相應的導熱參數(shù)，然后據(jù)此給出優(yōu)化與調(diào)整導熱系數(shù)的方式。

2.3 關于發(fā)熱效率

平板太陽能的集熱系統(tǒng)是否能達到最優(yōu)的集熱效果，其直接決定于發(fā)熱效率。由此可見，關于發(fā)熱效率應當將其視為吸熱板性能的重要衡量指標。在多數(shù)情形下，如果增高了吸熱板本身的溫度，則會顯著降低目前的出口溫度以及吸熱板現(xiàn)存的熱量發(fā)射率。因此關于發(fā)熱效率而言，應當將其限定于0.9以內(nèi)的發(fā)熱效率，但是不要低于0.1的發(fā)熱率。為了顯著減少光學損失，則有必要維持恒定的采光口能量，然后靈活調(diào)整發(fā)熱效率。在目前看來，技術(shù)人員正在嘗試改進吸熱板的外部涂層，據(jù)此達到優(yōu)化發(fā)熱效率的目的。

吸熱效率與發(fā)熱效率相互對應，上述兩項指標共同構(gòu)成了衡量吸熱板效能的核心指標[5]。通常來講，關于吸熱效率最好限定于0.95以內(nèi)。在吸熱板溫度增高的狀態(tài)下，集熱器也會逐漸提高現(xiàn)存的出口部位溫度。由此可見，出口溫度與熱損失之間具有某種內(nèi)在聯(lián)系。經(jīng)由優(yōu)化設計與改進以后，應當能保證集熱器達到最佳的熱效率，其中包含發(fā)熱效率以及吸熱效率。

2.4 關于吸熱板的寬度以及厚度

對于集熱器若要減少目前現(xiàn)存的熱損失，那么需要適當增大吸熱板原有的寬度。在此前提下，集熱器就可以維持總體上的采光口能量，并且能實現(xiàn)熱損失的顯著減小。經(jīng)過測驗可知，對于吸熱板最好限定為4厘米的寬度。只有如此，吸熱板才能達到最高的有用能量比例以及最低的熱損失比例。在達到4厘米的吸熱板寬度基礎上，通?？梢员ＷC700W左右的有用能量，并且不會損失較多的太陽能熱量。因此可見，吸熱板寬度在根本上能夠影響到集熱器性能。

除此以外，關于吸熱板現(xiàn)有的厚度也要予以科學調(diào)整。但是相比于寬度系數(shù)而言，設計人員針對吸熱板厚度可以直接加以相應的調(diào)整，而不必參考其他的有關系數(shù)。也就是說，僅僅通過改變現(xiàn)有的吸熱板厚度，即可達到提升平板太陽能基本運行性能的目的。具體而言，通過模擬吸熱板在不同時間段的運行狀態(tài)，應當能給出增加厚度數(shù)值的最佳比例。與此同時，關于板材厚度也要予以科學界定，并且因地制宜調(diào)整板材厚度。

3 結(jié)語

經(jīng)過分析可見，當前關于制造與設計平板太陽能的新型集熱器應當關注優(yōu)化集熱器的基本功能以及裝置外觀設計。從當前現(xiàn)狀來看，有關集熱器運行與設計的各項技術(shù)手段仍然有待加以改進，并且也要全面優(yōu)化現(xiàn)有的集熱器性能。未來在實踐中，關于集熱器的設計研發(fā)有必要側(cè)重于科學確定其中的吸熱板厚度、導熱系數(shù)、集熱器流量與吸熱板寬度等要素，進而確保達到綜合性的優(yōu)化設計目標。