曹穎

中國(guó)專利技術(shù)開發(fā)公司 北京 100081

從本質(zhì)上講，集熱器本身構(gòu)成了交換熱能的必要裝置。對(duì)于平板太陽能而言，運(yùn)用集熱器針對(duì)太陽能可以進(jìn)行吸收，然后運(yùn)用傳熱方式來實(shí)現(xiàn)全方位的熱量傳導(dǎo)。通常情形下，上述的集熱器裝置應(yīng)當(dāng)包含透明蓋板、集熱板、集熱器外殼以及保溫層。其對(duì)于低溫的太陽能可以實(shí)現(xiàn)充分吸收[1]。因此關(guān)于平板太陽能配備的集熱器設(shè)備有必要關(guān)注其中的集熱器技術(shù)要點(diǎn)，確保結(jié)合集熱器的核心性能來實(shí)現(xiàn)綜合性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 平板太陽能集熱器的基本性能

集熱器本身構(gòu)成了專門性的熱能交換設(shè)施，此類集熱設(shè)備可以保證達(dá)到能源平衡的程度，在吸收低熱能量的同時(shí)將其轉(zhuǎn)變成可供居民平日應(yīng)用的熱能。因此可見，集熱器如果表現(xiàn)為較好的熱效率，則意味著較多的太陽能可被其吸收。從傳熱設(shè)計(jì)的視角來看，關(guān)于優(yōu)化集熱效率應(yīng)當(dāng)關(guān)注其中的熱量傳導(dǎo)溫度，進(jìn)而優(yōu)化了整個(gè)的集熱器運(yùn)行效能[2]。在此前提下，平板設(shè)備將會(huì)吸收更多的輻射能，并且將太陽能更多集中于表層的集熱板。對(duì)于透明蓋板來講，其主要用于太陽能的有效吸收，確保吸熱水平能達(dá)到最優(yōu)。

在目前看來，平板太陽能的常用集熱器裝置應(yīng)當(dāng)包含透明的集熱器蓋板、集熱器的吸熱板、裝置外殼、集熱器的保溫層與其他相關(guān)部件。近些年以來，很多行業(yè)生產(chǎn)都已能夠靈活運(yùn)用此類的集熱器設(shè)施，而居民平日生活也不能欠缺上述的集熱設(shè)施[3]。因此為了達(dá)到綜合優(yōu)化與改進(jìn)，則需更多關(guān)注實(shí)踐層面上的集熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)現(xiàn)階段的集熱器相關(guān)技術(shù)予以妥善掌握，最終確保達(dá)到優(yōu)化集熱器基本質(zhì)量以及提升集熱效能的宗旨與目標(biāo)。

2 探析具體的集熱器技術(shù)要點(diǎn)

2.1 關(guān)于集熱器的進(jìn)口流量

集熱器如果設(shè)有較大的進(jìn)口流量，則與之有關(guān)的熱移除因子、效率因子以及裝置整體的集熱效率都會(huì)由此而顯著增大。然而，翹片效率并不會(huì)隨著增大的進(jìn)口流量而產(chǎn)生相應(yīng)改變。因此在設(shè)計(jì)進(jìn)口流量時(shí)，最好將其調(diào)整至每秒鐘0.1千克以內(nèi)的流量范圍，但是不能低于每秒鐘0.02千克。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)視情況增大現(xiàn)有的集熱效率以及熱移除因子，確保上述兩項(xiàng)數(shù)值分別可達(dá)0.3以及0.95。

2.2 關(guān)于導(dǎo)熱系數(shù)

設(shè)計(jì)人員在優(yōu)化設(shè)計(jì)導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，不能僅憑現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)予以設(shè)計(jì)，而是有必要結(jié)合相應(yīng)的測(cè)試結(jié)論予以設(shè)計(jì)。具體在測(cè)試時(shí)，應(yīng)當(dāng)配備模擬集熱器，并且對(duì)于模擬裝置在各個(gè)時(shí)間段的集熱狀況予以監(jiān)測(cè)[4]。在此前提下，關(guān)于最基本的吸熱規(guī)律就能予以全面掌握，進(jìn)而給出與之相適應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)。關(guān)于集熱試驗(yàn)來講，應(yīng)當(dāng)預(yù)先在測(cè)試系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的導(dǎo)熱參數(shù)，然后據(jù)此給出優(yōu)化與調(diào)整導(dǎo)熱系數(shù)的方式。

2.3 關(guān)于發(fā)熱效率

平板太陽能的集熱系統(tǒng)是否能達(dá)到最優(yōu)的集熱效果，其直接決定于發(fā)熱效率。由此可見，關(guān)于發(fā)熱效率應(yīng)當(dāng)將其視為吸熱板性能的重要衡量指標(biāo)。在多數(shù)情形下，如果增高了吸熱板本身的溫度，則會(huì)顯著降低目前的出口溫度以及吸熱板現(xiàn)存的熱量發(fā)射率。因此關(guān)于發(fā)熱效率而言，應(yīng)當(dāng)將其限定于0.9以內(nèi)的發(fā)熱效率，但是不要低于0.1的發(fā)熱率。為了顯著減少光學(xué)損失，則有必要維持恒定的采光口能量，然后靈活調(diào)整發(fā)熱效率。在目前看來，技術(shù)人員正在嘗試改進(jìn)吸熱板的外部涂層，據(jù)此達(dá)到優(yōu)化發(fā)熱效率的目的。

吸熱效率與發(fā)熱效率相互對(duì)應(yīng)，上述兩項(xiàng)指標(biāo)共同構(gòu)成了衡量吸熱板效能的核心指標(biāo)[5]。通常來講，關(guān)于吸熱效率最好限定于0.95以內(nèi)。在吸熱板溫度增高的狀態(tài)下，集熱器也會(huì)逐漸提高現(xiàn)存的出口部位溫度。由此可見，出口溫度與熱損失之間具有某種內(nèi)在聯(lián)系。經(jīng)由優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn)以后，應(yīng)當(dāng)能保證集熱器達(dá)到最佳的熱效率，其中包含發(fā)熱效率以及吸熱效率。

2.4 關(guān)于吸熱板的寬度以及厚度

對(duì)于集熱器若要減少目前現(xiàn)存的熱損失，那么需要適當(dāng)增大吸熱板原有的寬度。在此前提下，集熱器就可以維持總體上的采光口能量，并且能實(shí)現(xiàn)熱損失的顯著減小。經(jīng)過測(cè)驗(yàn)可知，對(duì)于吸熱板最好限定為4厘米的寬度。只有如此，吸熱板才能達(dá)到最高的有用能量比例以及最低的熱損失比例。在達(dá)到4厘米的吸熱板寬度基礎(chǔ)上，通?？梢员ＷC700W左右的有用能量，并且不會(huì)損失較多的太陽能熱量。因此可見，吸熱板寬度在根本上能夠影響到集熱器性能。

除此以外，關(guān)于吸熱板現(xiàn)有的厚度也要予以科學(xué)調(diào)整。但是相比于寬度系數(shù)而言，設(shè)計(jì)人員針對(duì)吸熱板厚度可以直接加以相應(yīng)的調(diào)整，而不必參考其他的有關(guān)系數(shù)。也就是說，僅僅通過改變現(xiàn)有的吸熱板厚度，即可達(dá)到提升平板太陽能基本運(yùn)行性能的目的。具體而言，通過模擬吸熱板在不同時(shí)間段的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)能給出增加厚度數(shù)值的最佳比例。與此同時(shí)，關(guān)于板材厚度也要予以科學(xué)界定，并且因地制宜調(diào)整板材厚度。

3 結(jié)語

經(jīng)過分析可見，當(dāng)前關(guān)于制造與設(shè)計(jì)平板太陽能的新型集熱器應(yīng)當(dāng)關(guān)注優(yōu)化集熱器的基本功能以及裝置外觀設(shè)計(jì)。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，有關(guān)集熱器運(yùn)行與設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)手段仍然有待加以改進(jìn)，并且也要全面優(yōu)化現(xiàn)有的集熱器性能。未來在實(shí)踐中，關(guān)于集熱器的設(shè)計(jì)研發(fā)有必要側(cè)重于科學(xué)確定其中的吸熱板厚度、導(dǎo)熱系數(shù)、集熱器流量與吸熱板寬度等要素，進(jìn)而確保達(dá)到綜合性的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。