怎样判断全玻璃真空太阳集热管的性能好坏

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1、怎样判断全玻璃真空太阳集热管的性能好坏                                                  编写人：宋彩功     全玻璃真空太阳集热管（以下简称真空集热管）是当前我国太阳能光热领域产量最大，使用最广，节能效果最突出的太阳热水系统的核心基础元件。它的性能好坏，直接关系到热水器的热性能。目前，国内生产真空集热管的厂家与品牌众多，技术水平参差不齐，价格高低悬殊，宣传口径也很不一致。那么，怎样判断真空集热管的性能好坏呢？国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员在2005年5月25日发布了新的国家标准《全玻璃真空太阳集热管》（GB/T17049－20

2、05）。新标准自2005年11月1日开始实施，从而取代了1997年发布，已经实施达8年之久的旧标准（GB/T17049－1997）。因此，我们判断真空集热管的性能优劣，只能以新发布的国家标准为依据。新旧标准相比，主要技术内容变化有：――提高了真空集热管及其材料的光热性能指标；――增加了罩玻璃管直径为58mm的真空集热管的技术规定；         ――增加了真空集热管的真空品质检测；――增加采用钢球进行机械冲击试验；本文仅以《全玻璃真空太阳集热管》（GB/T17049－2005）为基础，结合自己的学习心得及实践，与同行和广大用户交流。为说明问题，文中列出清华阳光公司生产的真空集热管参数作为参

3、考。一、新国标中有关材料性能的规定（见附表一、附表二）：附表一：新旧国标关于集热管材料性能的几个参数材料性能检测项目（玻璃管材料）太阳透射比（AM1.5）（太阳选择性吸收涂层）太阳吸收比（AM1.5）（太阳选择性吸收涂层）半球发射比(80℃±5℃)GB/T17049－1997τ≥0.89α≥0.86εh≤0.09GB/T17049－2005τ≥0.89α≥0.86εh≤0.080例：清华阳光速乐管τ=0.91α=0.92εh=0.070τ=0.90α=0.90εh=0.060例：清华阳光晒乐管例：清华阳光紫金管τ=0.91α=0.95εh=0.050注：本文各附表中举例的清华阳光真空集热管的

4、参数，均采自国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）或国家轻工业产品质量监督检测中心的检测报告。1、 太阳透射比新国标中规定的玻璃管材料的太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。这是针对名为“硼硅玻璃3.3”的一种高硼硅玻璃材料的理化性能指标。“硼硅玻璃3.3”的平均线热膨胀系数α（20℃～300℃）=（3.3±0.1）×10–6K–1。我们习惯把它称为“硼硅玻璃3.3”。用“硼硅玻璃3.3”制作的玻璃管，其太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。“AM1.5”即大气质量为1.5。所有制作真空集热管的厂家，都会说自己使用的原材料是“硼硅玻璃3.3”。但是，如果制作真空集热管的玻璃不是“硼硅玻璃3

5、.3”，或是其含有过多的其他元素（如铁），玻璃颜色就会带有其他颜色（如绿色）。这样的玻璃材料制作出的真空集热管，太阳透射比会大大低于0.89（AM1.5），因而严重影响集热管的热性能。2、 太阳吸收比与半球发射比太阳吸收比与半球发射比是对太阳选择性吸收涂层的技术要求。新国标规定：吸收涂层的太阳吸收比α≥0.86（AM1.5），与旧国标相同。半球发射比εh≤0.080(80℃±5℃)，比旧国标（0.09）降低了0.01；对于真空集热管来说，既要有较高的太阳吸收比，还要有很低的发射比，集热管的热效率才会得以提高。因此，这是两个极为重要的参数。目前，我国制作真空集热管普遍采用的仍然是多层铝—氮∕铝

6、太阳选择性吸收涂层制造技术。这一技术是清华大学殷志强教授于1984年发明，1985年申报国家专利，1987年获得批准的（专利号：851001424）。这一技术的基本原理是在镀膜机内，设置单圆柱铝靶的磁控溅射系统。镀膜机内一次装载数十只作为集热管内管的玻璃管，在“行星”机构传动下，玻璃管做公转与自转。立式圆柱铝靶在中心位置，在氩气中非反应溅射沉积铝底层，再注入流量可控的氮气，制备多层铝─氮复合薄膜材料作为吸收层。这一被称为渐变铝—氮/铝太阳选择性吸收涂层的制造技术，其太阳吸收比可达0.93，发射比约0.05（80℃）。这是世界上第一次只采用一种金属材料，既制备金属底层又制备复合薄膜材料的选择性

7、吸收涂层。清华阳光公司利用此项技术生产的晒乐牌紫金系列真空集热管，经国家轻工业玻璃产品质量监督检测中心检测，其太阳吸收比α=0.95 (AM1.5)；半球发射比εh=0.050(80℃±5℃)；殷志强教授发明的渐变铝—氮/铝太阳选择性吸收涂层的制造技术所需的真空设备比较简单，工艺控制更为方便，容易在大面积上获得均匀一致的选择性吸收涂层，并且撰写了较详细的科技论文。因此，这一研究成果迅速推动了我国太阳能光热利用