各有奇招—世界平板太阳能集热器制造技术纵览（下）

葛晓敏 殷骏 编译

铝框架

多数集热器制造商使用铝框架来制作集热器(图4)。制造铝框架集热器，首先需制作一个框架的边框或细长的板条。一些制造公司，如Viessmann和加拿大的Enerworks，将单个金属片弯曲成型并用铆钉将其各个角固定来制作框架。大多数制造公司将四个单独的边框相连接。大约10%的集热器由钢框架制作。Sunex NX公司生产的集热器采用不锈钢框架。该公司已建立一条新型自动化集热器生产线。只有一小部分制造公司使用木质细条板，专用于制作特殊屋顶的集热器。

图4 框架材料(仅槽式）

集热器制造过程中最常见的技术有铆接、挤压和焊接(见图5)。一种焊接技术是在Sun Master的SSK27上连续斜口焊接。

图5 框架连接

黏合有时会与其他技术共用，如压或拧。尽管如此，Termicol公司仍采用黏合。产业部首席官员Julio Castro说:“2009年6月，一条新的底座部件生产线诞生，贯穿黏合框架、包装及运输过程。”Termicol公司不仅安装新设备，且其集热器设计新颖，并安装了更结实的框架。改进的框架来自希腊。Transsen最近改用1毫米厚的框架，因为“它对于集热器来说强度更强。”

一般集热器背板倾向于使用黏合技术，超过一半的集热器背板在采用黏合技术的同时，还与压或拧技术结合。黏合技术使生产过程可完全自动化。德国Citrin Solar Energie und Umwelttechnik公司研制了一种自动程序，运用黏合剂可将背板粘合到框架。

其他常用的连接背板工艺是铆接和机械挤压。集热器框架也是如此，铝是最常用的材料，钢和塑料也很常见(图6）。

图6 背板材料

集热器外壳的主要功能是实现良好通风，尽可能有效地将冷水滴从集热器上去除而不引起热损失。Transsen、Watt和Sunex公司都改进了他们的通风系统。如果太阳能集热器用作热泵的热源，吸热体温度经常能降到环境温度以下，产生相当多的冷凝水，因此SchŸco公司为集热器制造专门的热泵系统。所有新型的Sunex集热器与这种应用相一致。

一款高性能且隔热良好的集热器

集热器中保温隔热层必须承受极高的停滞温度。近2/3的集热器保温隔热层使用矿物棉，其熔点超过1000℃(图7)。由于玻璃棉可以耐受400℃的高温，因此也可以作为保温层材料。Baymak新型集热器的保温层用矿物棉替代玻璃棉。PUR(聚氨酯)发泡的热导系数低，薄薄一层就可以保证良好的保温效果。然而，传统PUR的耐温只有150℃，高温变体耐温能达到200℃，但是这也达到了集热器蓝色吸热体涂层的极限。为此，许多公司结合不同类型的保温层材料，在吸热体与PUR发泡间增加一层矿物棉。这种组合同样用于新型Elsol集热器。

图7 保温材料

新型Magnum集热器中，Transsen使用三层保温材料，一层牛皮纸、一层PUR和一层玻璃棉。如果气凝胶用作保温材料，集热器可做得很薄。意大利制造公司Costruzioni Solari最近在维罗纳的太阳能展会上展示了一款只有4.5厘米厚的集热器，其厚度是标准集热器的一半。气凝胶耐受温度可达到200℃。PUR保温层的厚度为19～25毫米；矿物棉保温层厚30～60毫米。大部分公司使用40～50毫米的保温层，且大多数为侧面保温层。墨西哥制造公司Sunway de Mexico是一家致力于侧面保温层生产的公司。希腊的Nobel与D.Xilinakis合作公司正在生产一款Apollon集热器，其采用侧面保温方式。

大多数集热器中吸热体置于保温层上，且仅仅被连在集管固定位置上，该集管伸出集热器。为确保吸热体安全固定，KBB公司设计了一款弹簧底座，底座可使吸热体沿其长度膨胀以防脱落。

不是所有玻璃都是太阳能玻璃

一旦把保温层放在吸热体下面，装入外壳中，接下来要做的就是最后的集热器生产步骤——安装玻璃盖板。1/3的集热器安装时使用EPDM(三元乙丙橡胶)密封条密封(图8)，并用罩轨挤压。所有集热器中约2/3的集热器使用胶粘合玻璃盖板。硅胶使用频繁，经常与EPDM密封条一起使用，有时也使用胶带。

图8 玻璃-框架连接

77%的低铁太阳能玻璃是流行的窗用玻璃材料，其太阳光透射比约为0.90。大多数制造公司使用结构太阳能玻璃；透明玻璃是个例外。也有不同类型的结构玻璃，Tacnur Yilmaz说:“我们将棱柱状的玻璃改为沙砾状的低铁玻璃。”也有15%的集热器使用标准窗玻璃，但其太阳光透射比不足0.88。具有减反射涂层玻璃并且太阳光透射比超过0.94的集热器的不足8%。

玻璃厚度也存在不同。最常用的是厚度在3～3.2毫米的玻璃，占53%。优质、厚重的4毫米玻璃的使用率占的43%。6毫米厚的玻璃只用于表面积大的集热器并且非常罕见。调查中所有公司声称他们使用钢化玻璃，这只是出口制造商的标准。

多种集热器尺寸

一款标准的太阳能集热器面积在2～2.5平方米之间。

小型集热器趋势:许多公司推出了新型小巧、便携式产品。Sunway de Mexico推出了新型的1.6平方米板。奥地利的SunWin Energy Systems 公司推出了WF13VE2，这是一款屋顶嵌入式集热器，表面积只有1.27平方米。ESE公司生产的新型O E M集热器甚至更小。出口部经理Clement Cassart表示:“为与屋顶完全结合，我们推出了一款只有0.5平方米的集热器。”美国制造公司Bubbling Springs Solar也推出了一款相似的产品，但用途不同。“我们正提供一款迷你型集热器，方便携带使用(小木屋、旅行房车、露营、小帆船、户外沐浴等)、贸易展示和教学设施”，副总裁Luisa Gerasimo表示。小型板的设计与大型板的不同只区别于尺寸，其尺寸为50厘米×100厘米。该款产品还未被测试。STI公司生产的新型小巧便携式集热器为0.96平方米，是该产品的近两倍大，小巧且易携带。集热器中安装了一个单盘管全铜吸热体，是理想的单人设备。

新型大尺寸集热器

一般认为大尺寸集热器是典型的奥地利产品。Siko Solar公司延伸其XL系列等级，包括一款27平方米集热器。Doma Solartechnik公司新型AKS大尺寸集热器有21平方米。Eenst Bertsch CEO表示:“2010年我们推出了一款新型大尺寸集热器，是具有铝框架和木质层压板的改进型。我们将光转换效率增至87%。这对于平板集热器系统来说是一个突破，也是研发团队的一个巨大成功。”

屋顶嵌入式集热器很有前景

SunWin不是唯一一家介绍屋顶嵌入式集热器的公司。“我们的集热器是为了与屋顶结合而设计的，如果将其固定在屋顶上，可使用标准光伏固定设施”，Eli Shilton解释道。多亏多排选择，德国Wolf公司的屋顶整合系统可提供大面积屋顶的统一覆盖。10台集热器一行，排成3行，组成最大可能的场地，集热器之间不会互相遮挡。Wolf公司也提供改进型，可与光伏组件相结合。

意大利Cordivari公司注重美学，“Cordivari屋顶嵌入式集热器安装在斜屋顶时，太阳能集热器可快速安装在屋顶上，并排成一列。 此安装系统已申请了专利。

Sun Master的SIC27 通过遮雨板的低角度安装可以获得屋顶空间的最佳使用。水平和垂直间隔都保持的很小，并且与遮雨板的外观很搭配。Sun Master为各种类型的屋顶提供材料。

德国CitrinSolar公司的CS300M是一款新型的屋顶嵌入式集热器，以组件化的设计为基础。集热器自身有一个大约2平方米的标准面积，灵活、易于安装且具有片状金属表面，各种集热器排列结构对于CS300M集热器框架来说都是可能的。巨大的集热器场地和L、U或H形状的场地，采用标准装置是可行的。

阳光地带的产品

美国制造公司SunEarth研制的SunBelt集热器适用于炎热、干燥的沙漠气候，这种气候在美国东西部城市很常见，周围温度达到50℃或以上也很平常。“SunBelt集热器在太阳辐照度1000瓦/平方米和环境温度50℃下，集热器空晒温度低于140℃。”总经理Paul Outram表示。奥地利的Tisun 公司也密切注视炎热气候，“我们将推出FM200集热器模型，尺寸2平方米，以满足南欧国家、北非和中东地区”，负责出版和媒体公布的Nina Karner表示，“除此之外，我们将展示新式自然循环系统，其具有一个160或200升储水箱和一个2平方米集热器，也有一个系统具有两个集热器和一个300升储水箱。”SunWin的AF24US4也是一款非常薄的集热器，用于阳光充足的气候，矿物棉保温层仅为30毫米。它的空晒温度达到142.2℃。

一方面，由于许多制造公司制造的专门用途集热器的种类在扩大；另一方面，许多公司试图制造单一类型的大容量产品。太阳能热利用市场在中期一定会复苏，这为所有参与者提供足够的空间。