社會(huì)其它相關(guān)論文-技術(shù)創(chuàng)新提升太陽(yáng)熱水器的功能與品質(zhì)【摘要】緊湊式太陽(yáng)能熱水器從其誕生至今，已有20多年的時(shí)間了。在這20多年中，其結(jié)構(gòu)形式幾乎沒(méi)有什么重大改變，一直延續(xù)其傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此，其得熱量一直沒(méi)有什么重大提高。難道緊湊式太陽(yáng)能熱水器就沒(méi)有改造提升的空間嗎？答案是否定的，其改進(jìn)空間還很大。具體而言，傳統(tǒng)緊湊式太陽(yáng)能熱水器存在著許多不足之處。比如，光照利用率不高，有效集熱面積偏少，循環(huán)不暢，真空太陽(yáng)集熱管尾部散熱，保溫水箱缺水過(guò)熱，進(jìn)排氣口散熱嚴(yán)重，上下水水管凍塞，真空太陽(yáng)集熱管結(jié)垢，太陽(yáng)熱水器過(guò)熱沸騰，電加熱耗能?chē)?yán)重，用水等待時(shí)間長(zhǎng)，水箱積存水垢等等。這些問(wèn)題的逐步解決過(guò)程就是緊湊式太陽(yáng)能熱水器性能提升的過(guò)程。山東海臣科技有限公司通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，獲得多項(xiàng)國(guó)家專利，生產(chǎn)出了高效多功能太陽(yáng)熱水器，得到業(yè)內(nèi)專家的高度評(píng)價(jià)。本文試圖通過(guò)介紹他們對(duì)產(chǎn)品的革新，給廣大太陽(yáng)能企業(yè)和研發(fā)人員以啟迪。針對(duì)緊湊式太陽(yáng)能熱水器存在的問(wèn)題，海臣科技有限公司一直努力創(chuàng)新，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十幾年的研發(fā)。從結(jié)構(gòu)形式的細(xì)節(jié)上改變了緊湊式太陽(yáng)能熱水器，使其性能大幅度提高。僅縮口變徑低尾耗太陽(yáng)能真空集熱管、頂緊式保溫尾座和三叉戟支架三項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，就使其密排緊湊式太陽(yáng)能熱水器的集熱面積較58管（80孔距）傳統(tǒng)太陽(yáng)熱水器增加23%。2007年6月15日，國(guó)家太陽(yáng)能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）對(duì)海臣太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明：貯熱水箱內(nèi)，集熱結(jié)束時(shí)水的溫度為51，日有用得熱量為9.4MJ/m2，平均熱損因數(shù)為13W/（m3K）。相比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，日有用得熱量提高25.3%，保溫性能提高41%，真正實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)熱水器的全地域、全年使用。海臣太陽(yáng)能熱水器在多項(xiàng)產(chǎn)品上都有創(chuàng)新，以下介紹的是主要的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。1縮口變徑太陽(yáng)真空集熱管現(xiàn)有的太陽(yáng)真空集熱管其密封膠圈是套裝在等徑外玻璃管上的，由于水箱內(nèi)膽強(qiáng)度和膠圈之間安裝間隙的要求，致使管與管之間的管距較大，常規(guī)直徑47mm真空集熱管中心管距為70mm，對(duì)應(yīng)的吸熱管直徑為37mm，其光照利用率為52.86%；直徑58mm真空集熱管中心管距80mm，對(duì)應(yīng)的吸熱管直徑為47mm，其光照利用率為58.75%，加之真空集熱管靠密封膠圈的彈性密封，因此容易引起漏水等問(wèn)題?？s口變徑太陽(yáng)真空集熱管外管徑為58mm，管口縮徑為47mm，膠圈套裝于47mm管口上。在滿足水箱內(nèi)膽強(qiáng)度和膠圈之間安裝間隙要求的情況下，實(shí)現(xiàn)了管與管之間中心管距為65mm，對(duì)應(yīng)的吸熱管直徑為47mm。其光照利用率為72.31%，較常規(guī)直徑47mm真空集熱管光照利用率增加19.45%；較常規(guī)直徑58mm真空集熱管光照利用率增加13.56%。而密封膠圈與真空集熱管為頂緊密封，因此根除了密封膠圈因?yàn)槊芊獠粐?yán)而漏水的問(wèn)題。由于真空集熱管采取頂緊密封，使水箱、真空集熱管、尾座、尾托盒、支架連接固定為一個(gè)整體，強(qiáng)度大大提高，并剔除了反光板，風(fēng)阻小，不易積雪。2導(dǎo)流器有些企業(yè)說(shuō)：真空集熱管越長(zhǎng)、越粗，集熱面積越大，光照利用率越高，熱水器制熱水效果越好。這其實(shí)是一種誤導(dǎo)。真空集熱管中水的循環(huán)是靠冷熱水之間的比重差實(shí)現(xiàn)水循環(huán)的，冷水比重大，熱水比重小，因此冷水下降，熱水上升。由于水在同一管腔內(nèi)上下流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生湍流傳導(dǎo)換熱，使管內(nèi)水溫趨于一致，從而喪失水循環(huán)的動(dòng)力，致使真空集熱管熱循環(huán)不暢，管內(nèi)水溫升高，內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重。最后，真空集熱管熱輻射損失加大，熱效率下降。特別是在真空集熱管背部有反光板、真空集熱管較長(zhǎng)的情況下，這種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。管子粗，雖然集熱面積增加了，但同時(shí)輻射面積也增大了。而且管子越粗，蓄水量越大，太陽(yáng)能在啟動(dòng)時(shí)做出的無(wú)用功越大，管子的熱輻射損失越大，造價(jià)越高，機(jī)械強(qiáng)度越低，破碎率越高。人們通過(guò)在管內(nèi)加封閉管腔的方式，試圖解決蓄水量大、熱啟動(dòng)慢這一問(wèn)題，但是并沒(méi)有根除管內(nèi)冷熱水溫度趨于一致、管體結(jié)垢嚴(yán)重、水循環(huán)通道阻塞的問(wèn)題，相反使銷售商維護(hù)量加大，給用戶帶來(lái)了不便。導(dǎo)流器是利用熱虹吸原理，將電廠鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)嫁接到太陽(yáng)能熱水器上，使真空集熱管中的冷熱水分流，冷熱水腔之間的溫差及壓差使水流加速。導(dǎo)流器支撐安裝固定在真空集熱管內(nèi)，使其不至于上浮。導(dǎo)流器管體根據(jù)真空集熱管直徑的不同對(duì)應(yīng)有一定的體積，以減少真空集熱管的蓄水量。導(dǎo)流器的封閉容腔或?yàn)閳A柱狀或?yàn)榄h(huán)腔狀，半圓喇叭狀匯流管口安裝在導(dǎo)流器上管口上，下管口懸空安裝在真空集熱管底部，構(gòu)成類似電廠鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)：汽包、下降管、下聯(lián)箱、水冷壁、汽包的循環(huán)。導(dǎo)流器將水箱底部的冷水引到導(dǎo)流器下降管內(nèi)，流到真空集熱管底部聯(lián)腔，使其沿上升管吸熱上升，到達(dá)水箱上部，構(gòu)成熱虹吸對(duì)流循環(huán)。管子越長(zhǎng)，熱水與冷水的靜壓差越大，熱虹吸對(duì)流循環(huán)動(dòng)力越強(qiáng)勁，水的流速越快，對(duì)管壁的沖刷能力越強(qiáng)，管壁越不易結(jié)水垢。水流將受熱產(chǎn)生的水垢帶到水箱內(nèi)，使管底不存水垢。因此，真空集熱管內(nèi)安裝了導(dǎo)流器，將使得真空集熱管不管是置有反光鏡，還是管子變粗變長(zhǎng)，都變成正面影響，使水流循環(huán)暢通，讓熱水噴涌奔騰。3低尾耗真空集熱管目前的太陽(yáng)能真空集熱管自誕生以來(lái)其尾部自由端都安裝有一彈性金屬支撐卡，它在完成支撐等功能的同時(shí)，也架起了散熱的橋梁。此金屬支撐卡與環(huán)境之間只要存在溫差，它就不停地向外傳遞熱量。溫差越大、支撐點(diǎn)越多、金屬支撐卡外表面越大，熱損失越多。這極大的影響了太陽(yáng)能集熱元件的保溫特性，使太陽(yáng)能熱水器保溫性能下降。特別是在冬季，由于氣溫降到4以下，因?yàn)?4之間水的比重差別很大，從而構(gòu)成快速水對(duì)流逆循環(huán)，致使真空集熱管的傳導(dǎo)熱損失極大。如遇高寒下雪天氣，雪埋真空集熱管尾部，則會(huì)使熱水器的熱損失更加嚴(yán)重。低尾耗真空集熱管是在太陽(yáng)能真空集熱管的內(nèi)集熱管的尾部安裝有保溫管腔，形成內(nèi)集熱管與保溫管腔一體的安裝定位自由端。太陽(yáng)真空集熱管尾部的外玻璃管封閉端頭內(nèi)壁與金屬支撐彈卡支撐接觸，金屬支撐彈卡與保溫管腔外壁支撐接觸。由于玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，加之金屬支撐彈卡與保溫管腔外壁為點(diǎn)接觸，因此使其散熱量大大下降，在不影響真空集熱管效率的同時(shí)，解決了其尾端散熱的問(wèn)題。4頂緊保溫尾座真空集熱管尾部通過(guò)金屬支撐卡散熱是非常嚴(yán)重的，雖然低尾耗真空集熱管能夠使其熱量損失減少，但其放熱量仍不可忽視。頂緊保溫尾座由托座以及與托座螺紋連接的螺帽等組成，其托座由托碗、托桿組成，托碗的形狀與太陽(yáng)真空集熱管尾配合，托碗的尾部與托桿縮徑連接，托碗與托桿或?yàn)榉煮w，托碗的底部上有與托桿套裝于一起的插頭，螺帽安裝在托桿上，螺帽上有與尾托盒沖孔吻合的定位邊沿。螺帽上設(shè)有與太陽(yáng)真空集熱管尾部支撐鋼卡對(duì)應(yīng)吻合、與太陽(yáng)真空集熱管尾部有一定間隙的保溫管套，保溫管套的開(kāi)口處與太陽(yáng)真空集熱管之間安裝有密封擋圈。將尾托設(shè)計(jì)成具有間隙空氣保溫層的保溫頂緊尾托，不但創(chuàng)新了太陽(yáng)能真空集熱管的安裝方式，而且更具有良好的保溫特性，使真空集熱管的尾端熱損失極大地降低。采用這種結(jié)構(gòu)后，通過(guò)螺帽的旋緊，壓緊縮徑真空集熱管的末端，使縮徑真空集熱