Сердечник панели солнечного абсорбера: эффективное «сердце» плоских коллекторов

Внутри плоского солнечного коллектора находится ключевой компонент, определяющий эффективность всей системы – поглощающая пластина. Эта металлическая пластина, обычно тёмно-синего цвета, является «сердцем» системы преобразования солнечной энергии. Её характеристики напрямую определяют эффективность, срок службы и надёжность коллектора. В данной статье подробно анализируются конструкция, материалоёмкость, индекс производительности и ключевые факторы, влияющие на эффективность системы.

I. Функция и статус: почему основной совет директоров так важен?

Ядро абсорбционного совета выполняет три основные задачи: 

1. Максимальное улавливание солнечной энергии: поглощение энергии солнечного излучения с помощью специального поверхностного покрытия. 

2. Эффективное преобразование тепловой энергии: световая энергия преобразуется в тепловую энергию и передается теплоносителю.

3. Минимизируйте потери тепла: уменьшите потери тепла за счет проектирования конструкции и выбора материалов.

Производительность основной платы напрямую определяет мгновенную кривую эффективности и общую теплоотдачу коллектора и является ключевым фактором, влияющим на окупаемость инвестиций в систему.

 

II. Основная структура и принцип работы

Современный высокоэффективный сердечник поглотителя обычно имеет слоистую композитную структуру:

1. Теплопоглощающий пленочный слой (верхний слой) 

Технология магнетронного распыления для получения селективного поглощающего покрытия

Коэффициент поглощения α > 0,95, коэффициент излучения ε < 0,05 

Обладает высокой устойчивостью к погодным условиям и может выдерживать температуру выше 200℃. 

2. Система проточного канала (средний слой) 

Изготавливается путем лазерной сварки медных трубок/медных полос или алюминиевых трубок/алюминиевых полос. 

Конструкция проточного канала оптимизирует эффективность теплопередачи и сопротивление потоку. 

Расстояние между трубами и их диаметр оптимизированы с помощью термодинамических расчетов. 

3. Материал подложки (нижний слой) 

Обычно используются пластины из алюминиевого сплава 1060 или 3003. 

Толщина обычно составляет от 0,3 до 0,5 мм. 

Обладает хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью. 

Рабочий процесс: Солнечный свет → Селективное поглощающее покрытие → Тепловая энергия → Подложка → Канал потока → Теплоноситель

 

III. Основные технические параметры и показатели эффективности

1. Оптические характеристики 

Коэффициент поглощения: > 0,95 (стандартный спектр AM1.5) 

Коэффициент излучения: < 0,05 (при 80 ℃) 

2. Тепловые характеристики 

Эффективность теплопередачи: > 0,78 (в условиях критических температур) 

Коэффициент теплопотерь: < 3,5 Вт/м²К 

3. Механические свойства 

Стойкость к давлению: ≥1,0 ​​МПа 

Прочность сцепления: ≥30 Н/см² 

Цикл сопротивления усталости: > 5000 термоциклов

 

IV. Сравнение основных типов технологий

1. Конструкция трубной доски (основная) 

Конструкция медной трубы и медной пластины: ультразвуковая сварка или лазерная сварка.

Конструкция из медной трубы и алюминиевой пластины: с использованием горячекатаного композита или взрывного композитного процесса 

Конструкция из алюминиевой трубы и алюминиевой пластины: полностью сварная конструкция из алюминия, относительно низкая стоимость 

2. Змеевидная трубчатая структура 

Гибка и формовка одной металлической трубы 

Сопротивление потоку небольшое, но эффективность немного ниже. 

3. Рельефная структура панели 

Полозья прессуются на металлической пластине через форму. 

Имеет низкую стоимость, но плохую устойчивость к давлению. 

4. Сравнительная таблица производительности 

Тип, тепловая эффективность, несущая способность, стоимость, применимые сценарии

Медная трубка - медная пластина высота (0,78-0,82) высота (1,0МПа) высокотехнологичная техника

Медная труба - алюминиевая пластина средней высоты (0,75-0,78) средней высоты (0,8 МПа) общее машиностроение

Полностью алюминиевая конструкция средняя (0,70-0,75) средняя (0,6 МПа) низкая бытовая система

V. Производственный процесс и контроль качества

1. Процесс сварки 

Лазерная сварка: высокая точность, малая зона термического влияния 

Ультразвуковая сварка: отсутствие глубины проникновения, отсутствие деформации 

Горячекатаное ламинирование: высокая прочность сцепления 

2. Процесс нанесения покрытия 

Магнетронное распыление: наилучшая производительность, но высокая стоимость 

Анодирование: хорошая атмосферостойкость, средняя эффективность 

Гальваническая обработка: постепенно прекращается 

3. Проверка качества 

Обнаружение утечек методом масс-спектрометрии с гелием: обеспечение герметичности сварки 

Испытание тепловой эффективности: измеренная кривая эффективности 

Испытания на долговечность: испытания на воздействие влажного тепла и солевого тумана 

VI. Сценарии применения и руководство по выбору

1. Бытовая система горячего водоснабжения 

Рекомендация: конструкция из медной трубы и алюминиевой пластины 

Площадь: 2-4 квадратных метра 

Подходит для семей из 3-5 человек. 

2. Проектирование системы горячего водоснабжения 

Рекомендация: конструкция «медная трубка – медная пластина» 

Площадь: 20-200 кв.м. 

Применимо: гостиницы, школы, фабрики 

3. Система отопления 

Рекомендация: Высокоэффективная конструкция из медной трубки и медной пластины 

Требование: Высокая эффективность в условиях работы при низких температурах. 

4. Промышленное использование тепла 

Рекомендация: Специальная конструкция из нержавеющей стали 

Требования: стойкость к высоким температурам и коррозии

 

VII. Техническое обслуживание и жизненный цикл

1. Нормальные требования к техническому обслуживанию 

Ежегодно проверяйте значение pH системы. 

Проверяйте концентрацию антифриза каждые 2–3 года. 

Проводите испытания системы под давлением каждые пять лет 

2. Ожидаемая продолжительность жизни 

Высококачественная медная трубка - конструкция из медной пластины: более 20 лет 

Конструкция из медной трубы и алюминиевой пластины: 15–20 лет 

Полностью алюминиевая конструкция: 10–15 лет

 

VIII. Тенденции технологического развития

1. Инновации в области материалов 

Материалы с нанопокрытием: повышают селективность поглощения 

Композитный материал подложки: улучшает теплопроводность и снижает вес 

2. Структурная оптимизация 

Конструкция микроканалов: повышение эффективности теплопередачи 

3D-проектирование каналов: оптимизация распределения потока 

3. Интеллектуальное производство 

Автоматизированная сварочная производственная линия 

Проверка качества машинного зрения 

Заключение

Технический уровень и качество изготовления поглощающей пластины, являющейся ключевым компонентом плоских солнечных коллекторов, напрямую определяют эффективность всей системы. Благодаря развитию материаловедения и технологий производства, современные поглощающие пластины развиваются в сторону повышения эффективности, увеличения срока службы и снижения стоимости. 

При выборе плоского коллектора глубокое понимание технических деталей и технологического процесса его «сердца» — поглощающей пластины — является ключом к обеспечению долгосрочной и эффективной работы системы. Инвестиции в высококачественные и эффективные поглощающие пластины не только обеспечивают более высокий теплоотвод и быструю окупаемость инвестиций, но и гарантируют надежную работу на протяжении десятилетий. 

С достижением цели углеродной нейтральности и ускорением энергетического перехода эффективная и надежная технология производства поглощающих панелей продолжит играть решающую роль в области использования солнечного тепла, обеспечивая основную техническую поддержку для энергосбережения в зданиях и промышленного замещения тепла.