社會其它相關(guān)論文-技術(shù)創(chuàng)新提升太陽熱水器的功能與品質(zhì)【摘要】緊湊式太陽能熱水器從其誕生至今，已有20多年的時間了。在這20多年中，其結(jié)構(gòu)形式幾乎沒有什么重大改變，一直延續(xù)其傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此，其得熱量一直沒有什么重大提高。難道緊湊式太陽能熱水器就沒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，真空太陽集熱管尾部散熱，保溫水箱缺水過熱，進(jìn)排氣口散熱嚴(yán)重，上下水水管凍塞，真空太陽集熱管結(jié)垢，太陽熱水器過熱沸騰，電加熱耗能嚴(yán)重，用水等待時間長，水箱積存水垢等等。這些問題的逐步解決過程就是緊湊式太陽能熱水器性能提升的過程。山東海臣科技有限公司通過技術(shù)創(chuàng)新，獲得多項國家專利，生產(chǎn)出了高效多功能太陽熱水器，得到業(yè)內(nèi)專家的高度評價。本文試圖通過介紹他們對產(chǎn)品的革新，給廣大太陽能企業(yè)和研發(fā)人員以啟迪。針對緊湊式太陽能熱水器存在的問題，海臣科技有限公司一直努力創(chuàng)新，進(jìn)行了長達(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能熱水器，使其性能大幅度提高。僅縮口變徑低尾耗太陽能真空集熱管、頂緊式保溫尾座和三叉戟支架三項技術(shù)的應(yīng)用，就使其密排緊湊式太陽能熱水器的集熱面積較58管（80孔距）傳統(tǒng)太陽熱水器增加23%。2007年6月15日，國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）對海臣太陽能熱水器進(jìn)行了檢測。結(jié)果表明：貯熱水箱內(nèi)，集熱結(jié)束時水的溫度為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%，真正實現(xiàn)了太陽熱水器的全地域、全年使用。海臣太陽能熱水器在多項產(chǎn)品上都有創(chuàng)新，以下介紹的是主要的技術(shù)創(chuàng)新點。1縮口變徑太陽真空集熱管現(xiàn)有的太陽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題。縮口變徑太陽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)膽強度和膠圈之間安裝間隙要求的情況下，實現(xiàn)了管與管之間中心管距為65mm，對應(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為密封不嚴(yán)而漏水的問題。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整體，強度大大提高，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：真空集熱管越長、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)上下流動的過程中會產(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，但同時輻射面積也增大了。而且管子越粗，蓄水量越大，太陽能在啟動時做出的無用功越大，管子的熱輻射損失越大，造價越高，機械強度越低，破碎率越高。人們通過在管內(nèi)加封閉管腔的方式，試圖解決蓄水量大、熱啟動慢這一問題，但是并沒有根除管內(nèi)冷熱水溫度趨于一致、管體結(jié)垢嚴(yán)重、水循環(huán)通道阻塞的問題，相反使銷售商維護量加大，給用戶帶來了不便。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)流器的封閉容腔或為圓柱狀或為環(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)成熱虹吸對流循環(huán)。管子越長，熱水與冷水的靜壓差越大，熱虹吸對流循環(huán)動力越強勁，水的流速越快，對管壁的沖刷能力越強，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，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能真空集熱管自誕生以來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，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能集熱元件的保溫特性，使太陽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，因為04之間水的比重差別很大，從而構(gòu)成快速水對流逆循環(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，解決了其尾端散熱的問題。4頂緊保溫尾座真空集熱管尾部通過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，托碗與托桿或為分體，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)有與太陽真空集熱管尾部支撐鋼卡對應(yīng)吻合、與太陽真空集熱管尾部有一定間隙的保溫管套，保溫管套的開口處與太陽真空集熱管之間安裝有密封擋圈。將尾托設(shè)計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，通過螺帽的旋緊，壓緊縮徑真空集熱管的末端，使縮徑真空集熱