如何判斷全玻璃真空太陽能集熱管的性能？

【中玻網(wǎng)】全玻璃真空太陽能集熱管（以下簡稱真空集熱管）是當(dāng)前我國太陽能光熱領(lǐng)域產(chǎn)量非常大，使用較廣，節(jié)能效果較突出的太陽能熱水系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)元件。它的性能好壞，直接關(guān)系到熱水器的熱性能。目前，國內(nèi)生產(chǎn)真空集熱管的廠家與品牌眾多，技術(shù)水平參差不齊，價格高低懸殊，宣傳口徑也很不一致。那么，怎樣判斷真空集熱管的性能好壞呢？
　　國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員在2005年5月25日聯(lián)合發(fā)布了新的國家標(biāo)準(zhǔn)《全玻璃真空太陽集熱管》（GB/T17049-2005）。新標(biāo)準(zhǔn)自2005年11月1日開始實施，從而取代了1997年發(fā)布，已經(jīng)實施達8年之久的舊標(biāo)準(zhǔn)（GB/T17049-1997）。因此，我們判斷真空集熱管的性能優(yōu)劣，只能以新發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。新舊標(biāo)準(zhǔn)相比，主要技術(shù)內(nèi)容變化有：
　　——提高了真空集熱管及其材料的光熱性能指標(biāo)
　　——增加了罩玻璃管直徑為規(guī)格的真空集熱管的技術(shù)規(guī)定
　　——增加了真空集熱管的真空品質(zhì)檢驗
　　——增加采用鋼球進行機械沖擊試驗
　　1、太陽透射比
　　新國標(biāo)中規(guī)定的玻璃管材料的太陽透射比τ≥0。89（AM1。5）。這是針對名為“硼硅玻璃3。3”的一種高硼硅玻璃材料的理化性能指標(biāo)。
　　“硼硅玻璃3。3”的平均線熱膨脹系數(shù)α（20℃～300℃）=（3。3±0。1）×10-6K-1。我們習(xí)慣把它稱為“硼硅玻璃3。3”。用“硼硅玻璃3。3”制作的玻璃管，其太陽透射比τ≥0。89（AM1。5）。“AM1。5”即大氣質(zhì)量為1。5。
　　所有制作真空集熱管的廠家，都會說自己使用的原材料是“硼硅玻璃3。3”。但是，如果制作真空集熱管的玻璃不是“硼硅玻璃3。3”，或是其含有過多的其他元素（如鐵），玻璃顏色就會帶有其他顏色（如綠色）。這樣的玻璃材料制作出的真空集熱管，太陽透射比會大大低于0。89（AM1。5），因而嚴(yán)重影響集熱管的熱性能。
　　2、太陽吸收比與半球發(fā)射比
　　太陽吸收比與半球發(fā)射比是對太陽選擇性吸收涂層的技術(shù)要求。
　　新國標(biāo)規(guī)定：吸收涂層的太陽吸收比α≥0。86（AM1。5），與舊國標(biāo)相同。半球發(fā)射比εh≤0。080（80℃±5℃），比舊國標(biāo)（0。09）降低了0。01；對于真空集熱管來說，既要有較高的太陽吸收比，還要有很低的發(fā)射比，集熱管的熱效率才會得以提高。因此，這是兩個較為重要的參數(shù)。
　　目前，我國制作真空集熱管普遍采用的仍然是多層鋁-氮/鋁太陽選擇性吸收涂層制造技術(shù)。這一技術(shù)是清華大學(xué)殷志強教授和他的同事們于1984年發(fā)明，1985年申報國家專利，1987年獲得批準(zhǔn)的（專利號：ZL851001424）。
　　這一技術(shù)的基本原理是在鍍膜機內(nèi)，設(shè)置單圓柱鋁靶的磁控濺射系統(tǒng)。鍍膜機內(nèi)一次裝載數(shù)十只作為集熱管內(nèi)管的玻璃管，在“行星”機構(gòu)傳動下，玻璃管做公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)。立式圓柱鋁靶在中心位置，在氬氣中非反應(yīng)濺射沉積鋁底層，再注入流量可控的氮氣，制備多層鋁─氮復(fù)合薄膜材料作為吸收層。
　　這一被稱為漸變鋁-氮、鋁太陽選擇性吸收涂層的制造技術(shù)，其太陽吸收比可達0。93，發(fā)射比約0。05（80℃）。這是世界上靠前次只采用一種金屬材料，既制備金屬底層又制備復(fù)合薄膜材料的選擇性吸收涂層。清華陽光公司利用此項技術(shù)生產(chǎn)的曬樂牌紫金系列真空集熱管，經(jīng)國家輕工業(yè)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗，其太陽吸收比α=0。95（AM1。5）；半球發(fā)射比εh=0。050（80℃±5℃）。
　　殷志強教授發(fā)明的漸變鋁-氮、鋁太陽選擇性吸收涂層的制造技術(shù)所需的真空設(shè)備比較簡單，工藝控制更為方便，容易在大面積上獲得均勻一致的選擇性吸收涂層。因此，這一研究成果迅速推動了我國太陽能光熱利用的發(fā)展，同時受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，獲得了較高的評價。2005年，殷志強教授在世界太陽能大會上榮獲“維克斯實業(yè)成就獎”和中國發(fā)明協(xié)會頒發(fā)的“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎”特等獎，并被授予“當(dāng)代發(fā)明家”榮譽稱號。