紧凑式太阳能热水器从其诞生至今,已有20多年的时间了。在这20多年中,其结构形式几乎没有什么重大改变,一直延续其传统的结构,因此,其得热量一直没有什么重大提高。难道紧凑式太阳能热水器就没有改造提升的空间吗?
答案是否定的,其改进空间还很大。
具体而言,传统紧凑式太阳能热水器存在着许多不足之处。比如,光照利用率不高,有效集热面积偏少,循环不畅,真空太阳集热管尾部散热,保温水箱缺水过热,进排气口散热严重,上下水水管冻塞,真空太阳集热管结垢,太阳热水器过热沸腾,电加热耗能严重,用水等待时间长,水箱积存水垢等等。这些问题的逐步解决过程就是紧凑式太阳能热水器性能提升的过程。
山东海臣科技有限公司通过技术创新,获得多项国家专利,生产出了高效多功能太阳热水器,得到业内专家的高度评价。本文试图通过介绍他们对产品的革新,给广大太阳能企业和研发人员以启迪。
针对紧凑式太阳能热水器存在的问题,海臣科技有限公司一直努力创新,进行了长达十几年的研发。从结构形式的细节上改变了紧凑式太阳能热水器,使其性能大幅度提高。
仅缩口变径低尾耗太阳能真空集热管、顶紧式保温尾座和三叉戟支架三项技术的应用,就使其密排紧凑式太阳能热水器的集热面积较58管(80孔距)传统太阳热水器增加23%。
2007年6月15日,国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京)对海臣太阳能热水器进行了检测。结果表明:贮热水箱内,集热结束时水的温度为51℃,日有用得热量为9.4MJ/m2,平均热损因数为13W/(m3·K)。相比国家标准,日有用得热量提高25.3%,保温性能提高41%,真正实现了太阳热水器的全地域、全年使用。
海臣太阳能热水器在多项产品上都有创新,以下介绍的是主要的技术创新点。
1 缩口变径太阳真空集热管
现有的太阳真空集热管其密封胶圈是套装在等径外玻璃管上的,由于水箱内胆强度和胶圈之间安装间隙的要求,致使管与管之间的管距较大,常规直径47 mm真空集热管中心管距为70 mm,对应的吸热管直径为37mm,其光照利用率为52.86%;直径58mm真空集热管中心管距80mm,对应的吸热管直径为47mm,其光照利用率为58.75%,加之真空集热管靠密封胶圈的弹性密封,因此容易引起漏水等问题。
缩口变径太阳真空集热管外管径为58mm,管口缩径为47mm,胶圈套装于47mm管口上。在满足水箱内胆强度和胶圈之间安装间隙要求的情况下,实现了管与管之间中心管距为65mm,对应的吸热管直径为47mm。其光照利用率为72.31%,较常规直径47 mm真空集热管光照利用率增加19.45%;较常规直径58 mm真空集热管光照利用率增加13.56%。而密封胶圈与真空集热管为顶紧密封,因此根除了密封胶圈因为密封不严而漏水的问题。由于真空集热管采取顶紧密封,使水箱、真空集热管、尾座、尾托盒、支架连接固定为一个整体,强度大大提高,并剔除了反光板,风阻小,不易积雪。
2 导流器
有些企业说:真空集热管越长、越粗,集热面积越大,光照利用率越高,热水器制热水效果越好。这其实是一种误导。真空集热管中水的循环是靠冷热水之间的比重差实现水循环的,冷水比重大,热水比重小,因此冷水下降,热水上升。由于水在同一管腔内上下流动的过程中会产生湍流传导换热,使管内水温趋于一致,从而丧失水循环的动力,致使真空集热管热循环不畅,管内水温升高,内壁结垢严重。最后,真空集热管热辐射损失加大,热效率下降。特别是在真空集热管背部有反光板、真空集热管较长的情况下,这种现象更加严重。管子粗,虽然集热面积增加了,但同时辐射面积也增大了。而且管子越粗,蓄水量越大,太阳能在启动时做出的无用功越大,管子的热辐射损失越大,造