 |
您目前的位置：首页--改造讯息 |
|
前言
随着太阳能集热器市场推广及太阳能建筑一体化普及，平板太阳能集热器市场份额开始攀升。膜层作为集热器的核心部分，其性能直接影响到整个集热器的最终使用效果。
当前国际、国内的一些专业的太阳能热水器生产厂家把提升太阳光谱选择性吸收涂层的档次和品质，作为提升整体太阳能热水器技术含量的主要手段。我国平板式太阳热水器多年来品种单一，已经不能适应市场发展的要求，因此用于平板式太阳能集热器的选择性吸收涂层尤其应该受到重视。
目前，国内平板式太阳能集热器所采用的涂层主要有涂料涂层、阳极氧化涂层、黑铬涂层及磁控溅射涂层。下文着重对几种膜层的制作方式、光学性能、热性能及耐候性能进行分析。
一、制作方式及光学性能
目前国内所使用膜层的制作方法共有如下几种方式。
1、涂料涂层
该种涂层采用涂漆法制作工艺，在集热板迎光面涂有丙烯酸黑液，从而制得选择性涂层，因涂料是由一定光学性能的颜料和粘合剂组成,使涂层具有一定的选择吸收性,并且成本低,工艺设备简单,但是漆涂层不能制得很薄,一般都在数微米以上,因而发射率较高,选择性差,一般αs=0.87～0.92,ε=0.3～0.6。【1】
使用该类型膜层的集热器由于热性能较差，使用寿命短，因此在市面上并未被广泛应用，曾在中国云南地区进行过范围性推广，现在浙江部分地区仍有生产。
2、阳极氧化涂层
制备工艺的基本过程是将铝片（或铜铝复合板芯）在稀磷酸溶液中阳极氧化,在铝表面形成多孔氧化膜,然后在硫酸镍或硫酸亚锡溶液中交流电解,镍锡离子还原沉积于氧化的孔隙中,形成具有光谱选择的表面,其αs=0.89~0.91,ε≈0.13~0.15。【1】
该涂层多用于铜铝复合型平板集热器，也称吹胀型平板集热器。此类产品是由澳大利亚人发明制造的，且在澳洲十年前已被淘汰使用。该板芯在生产的过程中，铜管被压扁后再用高压枪吹胀（故又名吹胀型），铜管的结构遭到破坏；另外由于涂层铝板基材与铜管的膨胀系数不同，经过长时间白天集热及晚上冷却，膜层与铜管流道间出现缝隙，导致传热不畅，在有寒冷地区使用寿命一个冬天。该产品在生产时要消耗大量的玻璃、型材、铜管和其他材料，在它的寿命期限里能够节省的能源还没有生产它时消耗的多，故又被称作是高污染的节能产品。
3、磁控溅射涂层
该工艺采用真空磁控溅射镀膜的方法，获得多层薄膜，通过多层膜的光学干涉效应获得选择性涂层。目前国外公司采用电子束蒸发的方法将钛和石英在电子射线枪的作用下被汽化，汽化物在加入氮和氧后发生化学反应生成氮氧化钛，最后在金属（铜）带上沉积冷凝而成涂层。该膜层生产过程中不会产生污染，且自动化生产程度高。该膜层具有明显太阳光谱选择性，吸收率αs=0.91~0.96，ε＜0.1。
磁控溅射氮氧化钛涂层运用于平板太阳能集热器还是近十年的事情。目前，使用该膜层的平板太阳能集热器生产厂家逐渐增多。但国外平板集热器内部大多采用抽真空或充氮气工艺处理，而国内产品膜层基本都和空气接触。已经投放到市场的该类型产品还没有经过长时间的实践检验，并且实用中已经发现有的产品其耐候性能不是很理想，即时间久了就会出现性能衰减甚至涂层脱落。【2】
4、黑铬涂层
黑铬涂层是采用电镀方法在太阳能集热板上制备黑铬选择性电镀层，普通黑铬涂层类集热板的吸收率在αs=0.93~0.97,发射率在ε=0.07~0.14之间。【3】采用电镀黑铬工艺需要先在镀件上打底层，如镀覆铜、镍层来增加附着力，然后才能镀黑铬，对工艺要求较高。
黑铬涂层是由金属铬和氧化铬组成的金属陶瓷型涂层。特殊结构材料的表面效应使得它具有高稳定的结构状态；而小尺寸效应和宏观量子隧道效应使得它具有特殊的光学性质，即在超微颗[FS:PAGE]粒状态呈现为黑色，对光的反射率很低。图1为黑铬涂层的结构模型。
二、涂层耐候性能
光学性能直接影响到平板集热器产品的吸热性能，是衡量集热器产品整体性能的一个重要指标。同时涂层作为集热器组装部件中，唯一的一个寿命不可控因素，直接影响到整个产品的使用年限。
中性盐雾试验（NSS）是一种较为科学的涂层耐候性检测方式，我们选择目前几种用于平板太阳集热器常用的涂层，在同样条件下进行NSS试验。来近似直观的观察比较它们的耐候性。试验样品材料如表1所示。
在盐雾试验照片上可以看出，磁控溅射涂层及阳极氧化涂层在进行测试12小时后，已出现气泡、麻点等轻微腐蚀；测试24小时后已出现膜层脱落，并在后续测试时间内腐蚀逐渐加重。而黑铬涂层在进行测试132小时后，才出现腐蚀点。因此可说明黑铬涂层具有极好的耐腐蚀及耐候性，可保证平板集热器较长寿命期内的高效热性能。
结论
选择性黑铬涂层的生产线的工艺稳定，从问世到现在，产品经受了40多年的实践检验，实验证明黑铬涂层不但具有优良的光学性能而且也具有非常优异的耐热、耐湿和耐候性能。缺点是，如果工艺设计或生产控制不当，容易造成污染，污水处理成本会造成生产成本偏高，但经过哲能赫多年的研发和生产实践，通过优化工艺设计，可以将污染降低到最低。
参考文献：
1魏海波.太阳能集热板镀膜及设备.真空，2006.7
2李鹏.选择性吸收黑铬涂层及其应用.太阳能，2005.3
3文明芳.新型太阳选择性吸收涂层的研究.太阳能学报，1998.4( 责任编辑：管理员 ) |
|
|
|
 |
|
| 因地施策，破解停车难 |
|
|
| |
|
|
