背景

（中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)資訊 薦）1984 年，清華大學(xué)教授、北京清華陽(yáng)光公司首席科學(xué)家殷志強(qiáng)教授發(fā)明了鋁氮鋁選擇性吸收涂層，并以該技術(shù)為核心研發(fā)了雙層同軸全玻璃真空太陽(yáng)集熱管及其太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，逐漸形成了太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)。為了保證全玻璃真空太陽(yáng)集熱管的產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)太陽(yáng)熱水器產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，有利于與國(guó)際市場(chǎng)接軌，經(jīng)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，于1997 年11 月3 日發(fā)布了《全玻璃真空太陽(yáng)集熱管》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（gb/t17049-1997），并于1998 年4 月1 日貫徹實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部、全國(guó)能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出。由全國(guó)能源基礎(chǔ)與管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)新能源和可再生能源分技術(shù)委員會(huì)歸口。專家主筆為殷志強(qiáng)教授。

重點(diǎn)解讀

為了幫助讀者更好地了解該標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)就標(biāo)準(zhǔn)的重要章節(jié)作一些解讀。

一、關(guān)于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與尺寸引用標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：全玻璃真空太陽(yáng)集熱管由具有太陽(yáng)選擇性吸收涂層的內(nèi)玻璃管和同軸的罩玻璃管構(gòu)成。內(nèi)玻璃管一端為封閉的圓頂形狀，由罩玻璃管封離端內(nèi)帶吸氣劑的支承件支承；另一端與罩玻璃管一端熔封成為環(huán)狀的開(kāi)口端。

尺寸說(shuō)明：按照標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范，此標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)訂為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)為熱性能與測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)為產(chǎn)品技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)。但由于規(guī)范產(chǎn)品的急需，應(yīng)是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容綜合成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。而產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)原則上對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格尺寸應(yīng)做出規(guī)定。玻璃內(nèi)管和罩管外徑偏大時(shí)，對(duì)于水在玻璃管中的集熱器，水的熱容量過(guò)大，而內(nèi)管和罩管的外徑偏小時(shí)，則有效采光面積過(guò)小。1985 年以來(lái)，由清華大學(xué)推出的玻璃內(nèi)管和罩管的外徑為37和47的設(shè)計(jì)方案，實(shí)踐表明效果良好。

無(wú)論玻璃罩管與排氣管連接收細(xì)是呈球面狀或錐面狀，全玻璃真空太陽(yáng)集熱管的長(zhǎng)度確定為從環(huán)狀開(kāi)口端至排氣封離端玻璃管外徑為15mm處的距離，在目前產(chǎn)品長(zhǎng)度較亂而且不好測(cè)量的情況下，這一方法是較好的方法，它解決了“定量”和“便于測(cè)量”兩個(gè)問(wèn)題。

二、關(guān)于玻璃管材料引用標(biāo)準(zhǔn)

玻璃管材料應(yīng)采用硼硅玻璃3.3，其性能符合iso3585:1991 要求。

說(shuō)明：1.玻璃管材料的要求是此標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)，有人提出對(duì)材料不做規(guī)定，顯然是不對(duì)的。2.玻璃管材料應(yīng)符合iso3585:1991 硼硅玻璃3.3 和我國(guó)這種玻璃的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于有和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為支持，故采用這種玻璃符合標(biāo)準(zhǔn)的制定原則。3.硼硅玻璃3.3 具有耐急冷急熱、優(yōu)良的抗腐蝕性以及高強(qiáng)度等特點(diǎn)，可保證應(yīng)用過(guò)程中的安全，并能和國(guó)際市場(chǎng)接軌。

三、關(guān)于玻璃管材料的太陽(yáng)透射比和選擇性吸收涂層的太陽(yáng)吸收比引用標(biāo)準(zhǔn)

玻璃管材料應(yīng)采用硼硅玻璃3.3，其性能符合iso3585:1991 要求，以及玻璃管太陽(yáng)透射比子≥0.89（大氣質(zhì)量1.5，即am1.5，按iso9806-1:1994計(jì)算）。太陽(yáng)選擇性吸收涂層的太陽(yáng)吸收比α≥0.86（am1.5）。為了在國(guó)際上便于比較，iso9806-1:1994 規(guī)定了在am1.5 條件下計(jì)算（平均）太陽(yáng)透射比和（平均）太陽(yáng)吸收比公式，并在其附錄c中給出采用100個(gè)等太陽(yáng)能量間隔的疊加來(lái)代替上述積分值，而第99 個(gè)和第100 個(gè)等太陽(yáng)能量間隔的中值波長(zhǎng)分別為2.4182μm（98.5%太陽(yáng)輻照度）和3.6371μm（99.5%太陽(yáng)輻

照度）。我們考察了am1.5 條件與am2 條件，比較起來(lái)，am1.5 條件相應(yīng)的太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣的高度角增大，對(duì)地球上較多地區(qū)更為適合；從太陽(yáng)輻照度來(lái)說(shuō)，其光譜范圍展寬，測(cè)量用的分光光度計(jì)的波長(zhǎng)范圍需為0.3μm-4.0μm，但目前世界上一般的紫外—可見(jiàn)—近紅外分光光度計(jì)的波長(zhǎng)長(zhǎng)限只到2.5μm（積分球）和3.0μm（鏡反射），需要用另一臺(tái)紅外分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量3.0μm 以上的單色透射比和單色吸收比，即使有上述兩種精度較高的分光光度計(jì)，也會(huì)由于測(cè)量值的銜接而帶來(lái)誤差。經(jīng)過(guò)分析比較，采用過(guò)時(shí)的am2 條件和當(dāng)今世界上提倡的am1.5 條件，只缺一個(gè)等能量間隔（0.01），其中值波長(zhǎng)為3.6371μm，這可以作足夠準(zhǔn)確的近似處理。采用精度較高的紫外—可見(jiàn)—近紅外分光光度計(jì)測(cè)量六種典型的太陽(yáng)選擇性吸收涂層的單色反射比~波長(zhǎng)曲線和兩個(gè)工廠生產(chǎn)的硼硅玻璃3.3 材料的單色透射比~ 波長(zhǎng)曲線，在am2 條件下計(jì)算太陽(yáng)吸收比和太陽(yáng)透射比，又進(jìn)行計(jì)算處理，得到在am1.5 條件下的太陽(yáng)吸收比和太陽(yáng)透射比。結(jié)果表明，在am1.5 條件下的太陽(yáng)吸收比和太陽(yáng)透射比通常比在am2 條件下低0.01，這可作為本標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)的太陽(yáng)透射比和太陽(yáng)吸收比指標(biāo)的允許偏差。

四、關(guān)于太陽(yáng)選擇性吸收涂層的半球發(fā)射比引用標(biāo)準(zhǔn)

太陽(yáng)選擇性吸收涂層的半球發(fā)射比εh≤0.09（80℃±5℃）。將全玻璃真空太陽(yáng)集熱管成品管置于密封的水冷套內(nèi)，內(nèi)管中插入由中心主加熱器與兩側(cè)補(bǔ)償加熱器組成的加熱棒，配置相應(yīng)的加熱裝置和測(cè)溫系統(tǒng)，就構(gòu)成了半球發(fā)射比測(cè)量裝置，在準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)，直接測(cè)定全玻璃真空太陽(yáng)集熱管吸熱體的選擇性吸收涂層在溫度為80℃±5℃時(shí)的半球發(fā)射比。

說(shuō)明：內(nèi)玻璃管上太陽(yáng)選擇性吸收涂層的半球發(fā)射比采用卡計(jì)法可以較準(zhǔn)確地直接測(cè)定。對(duì)全玻璃真空太陽(yáng)集熱管熱損系數(shù)與半球發(fā)射比關(guān)系的大量實(shí)驗(yàn)及研究表明，80℃時(shí)半球發(fā)射比≤0.09是合理的。

目前，佛山圣哥拉太陽(yáng)能科技有限公司研發(fā)出的熱管真空管集合了真空管、平板兩種集熱器的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的不足，同時(shí)采用高效傳熱的費(fèi)重力熱管技術(shù)，使其傳熱和熱交換性能大為提高，是太陽(yáng)能中高溫?zé)崂玫谋厝悔厔?shì)。

結(jié)束語(yǔ)

全玻璃真空太陽(yáng)集熱管是家用太陽(yáng)熱水器太陽(yáng)能空調(diào)采暖工程應(yīng)用的關(guān)鍵部件，主要用于家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、真空管型太陽(yáng)集熱器、各類太陽(yáng)能熱水工程等。太陽(yáng)能熱利用主要是通過(guò)全玻璃真空太陽(yáng)集熱管吸收太陽(yáng)能，將熱量貯存在水箱內(nèi)，熱量可以用于生活熱水用熱、空調(diào)和采暖用熱。此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)全玻璃真空太陽(yáng)集熱管產(chǎn)品的空曬性能參數(shù)、悶曬太陽(yáng)輻照量、平均熱損系數(shù)、真空品質(zhì)、耐熱沖擊、耐壓、抗機(jī)械沖擊、太陽(yáng)透射比、太陽(yáng)吸收比、結(jié)石、節(jié)瘤、開(kāi)口端選擇性吸收涂層的明顯變淺區(qū)、真空集熱管的長(zhǎng)度偏差、真空集熱管的彎曲度、距開(kāi)口端的罩玻璃管徑向Zui大尺寸與Zui小尺寸的比值、真空集熱管的封離長(zhǎng)度等進(jìn)行了規(guī)范，有利于促進(jìn)太陽(yáng)熱利用行業(yè)健康發(fā)展。