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真空管是太陽能熱水器的核心,他的結(jié)構(gòu)如同一個(gè)拉長(zhǎng)的暖瓶膽,內(nèi)外層之間為真空。在內(nèi)玻璃管的表面上利用特種工藝涂有光譜選擇性吸收涂層,用來最大限度的吸收太陽輻射能。經(jīng)陽光照射,光子撞擊涂層,太陽能轉(zhuǎn)化成熱能,水從涂層外吸熱,水溫升高,密度減小,熱水向上運(yùn)動(dòng),而比重大的冷水下降。熱水始終位于上部,即水箱中。太陽能熱水器中熱水的升溫情況與外界溫度關(guān)系不大,主要取決于光照。當(dāng)打開廚房或洗浴間的任何一個(gè)水龍頭時(shí),熱水器內(nèi)的熱水便依靠自然落差流出,落差越大,水壓越高。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)毛坯管的企業(yè)主要有力諾、元升、曜暉等企業(yè),生產(chǎn)真空管的企業(yè)主要有力諾新材料、寶光集熱管等企業(yè),主要有兩種種類,一是管內(nèi)不走水的,一是管內(nèi)走水的,傳統(tǒng)的真空管都是管內(nèi)走水,雙真空的推出和"熱管直插式"真空管的推出都使得玻璃管內(nèi)不走水。

作為太陽能熱水器的心臟,真空管將會(huì)隨著環(huán)境的變化而不斷變化,因?yàn)閰^(qū)域的差異、目標(biāo)消費(fèi)群體的差異、建筑的差異都要求太陽能熱水器因地因時(shí)制宜,與建筑有效結(jié)合。

全玻璃真空管的構(gòu)造由內(nèi)玻璃管、太陽選擇性吸收涂層、真空夾層、罩玻璃管、支承件(彈簧卡子)、吸氣劑等部分組成。

1、內(nèi)玻璃管用來作為水的流動(dòng)管道;

2、氧化銅、黑鎳、黑鉻、黑鋅、黑銅等太陽選擇性吸收涂料,是通過采用真空沉積、濺射技術(shù)、電化學(xué)處理等工藝均勻地涂在內(nèi)玻璃管的外表面,用來吸收太陽輻射能;

3、將涂有選擇性涂層的內(nèi)玻璃管封入罩玻璃內(nèi),然后將內(nèi)外玻璃管之間抽成真空,形成真空度為0.05Pa的真空夾層,以減少由于空氣對(duì)流和傳導(dǎo)而引起的熱損失,這與熱水瓶的原理相似;

4、全玻璃真空集熱管采用單端開口設(shè)計(jì),通過一端內(nèi)、外管環(huán)形熔封起來,其內(nèi)管另一端是密閉半球形圓頭,彈簧卡子就是用來將該圓頭支承在罩玻璃管的內(nèi)部端,使得內(nèi)玻璃管吸收太陽輻射而溫度升高時(shí),玻璃圓頭形成熱膨脹的自由端,從而緩沖了熱水器工作時(shí)引起真空集熱管開口端部的熱應(yīng)力;

5、真空管在受熱后,原來被吸附在管壁上的微量氣體(主要是水蒸氣)會(huì)釋放出來,影響真空度,吸氣劑和吸氣膜就是用來吸收這些被釋放出來的氣體,以保持集熱管內(nèi)的高真空。

普通的全玻璃真空管由七部分組成:

外玻璃管、內(nèi)玻璃管、選擇性吸收涂層。真空夾層、吸氣劑。吸氣膜、彈簧卡子

1、家用太陽能熱水器使用的太陽能真空管按照管徑分為37、47、58、70mm等,按照長(zhǎng)度分為1.2、1.5、1.6、1.8、2.1、2.3m等

2、按照生產(chǎn)工藝分為:太陽能普通黑管、普通藍(lán)管;三高藍(lán)管、三高紫金管

三高 "太陽芯"真空管與普通管的區(qū)別在于吸熱膜層不一樣(吸熱膜層是真空管的關(guān)鍵部位)。三高管是干涉膜,普通管是漸變膜。它們的區(qū)別主要表現(xiàn)為干涉膜與漸變膜的區(qū)別。

1、根本區(qū)別:膜層結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致吸收太陽光線的原理不一樣。漸變膜,為多層膜,其吸收層一般是9層,它對(duì)太陽光線是逐層吸收的,而且其吸收光線的性能逐漸變高。由于這種漸變結(jié)構(gòu),發(fā)射比隨溫度上升不斷加大,以致工作溫度在300~500℃時(shí),發(fā)射比大大增加。而且吸收層中的鋁離子在高溫狀態(tài)下,活潑性大大增強(qiáng),并發(fā)生漂移。這樣膜層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生錯(cuò)亂,導(dǎo)致膜層開始老化。長(zhǎng)期處于這種高溫狀態(tài)下,膜層就會(huì)脫落,從而影響了真空管的集熱效率和壽命。

干涉膜,其吸收層共2層,兩層膜之間,因金屬成份的配比不同而產(chǎn)生干涉作用,使吸收比增加,發(fā)射比降低。再加上減反層減少反射的作用,從而實(shí)現(xiàn)更高的吸收比和更低的發(fā)射比,大大提高了集熱效率。

2、特征:三高管的吸收比提高了12%,發(fā)射比降低了30%-40%,超吸收,熱損少,升溫快。高效管,超吸收,熱效高,升溫快,在同樣的光照條件下,比普通管能出更多更高水溫的熱水;高寒管,因銅離子的發(fā)射比比鋁離子低0.2,因此熱損很少,在高寒環(huán)境下仍能正常工作,-30℃照常出熱水;高溫特效管,因膜層中的不銹鋼離子耐高溫,抗空曬,膜層在400℃條件下不老化、不衰減、不變色。

在相同光照條件下,普通管熱吸收不如三高管高,甚至不能滿足洗浴要求;在溫度較低時(shí),熱損更大,集熱效率下降,影響正常使用;尤其在空曬超過270℃時(shí),膜層開始老化、脫落,吸收率快速降低,壽命大大縮短。

3、工藝:高溫特效管、高寒管、高效管分別采用三靶、雙靶、單靶磁控濺射工藝;普通管一般都采用單靶磁控濺射工藝。

4、外觀:A、管口,此處膜層在800℃以上高溫狀態(tài)下封口時(shí),脫落一部分是不可避免的。高溫特效管因耐高溫,只有約1厘米長(zhǎng)無膜層,而其它管因不耐高溫,膜層脫落長(zhǎng)度約2.5厘米。B、內(nèi)管顏色:用肉眼觀察,高溫、高寒管的內(nèi)管顏色為暗紅色(因膜層底層為銅);而高效管和普通管為白色(因膜層底層為鋁)。