當我們在翹首以待城市太陽能市場會出現一片藍海之時,在很大程度上催生了平板太陽能的飛速發展,其質量與技術問題也自然成了行業內所關注的焦點。同時,作為平板太陽能的心臟核心——鍍膜技術,也決定了其熱性能與壽命的指標。當我們在翹首以待城市太陽能市場會出現一片藍海之時,在很大程度上催生了平板太陽能的飛速發展,其質量與技術問題也自然成了行業內所關注的焦點。同時,作為平板太陽能的心臟核心——鍍膜技術,也決定了其熱性能與壽命的指標。
為此,我們特別采訪了幾家有代表性的太陽能企業,針對他們各自產品的鍍膜技術優勢,大家可以互相借鑒學習,使平板太陽能的品質得到不斷提升。
鍍膜技術突破瓶頸
在國內20世紀90年代后期,真空管集熱器的發展逐漸替代了平板型集熱器,由于近年來平板太陽能集熱器產品的結構、材料、工藝、涂層都有了較大的改進,使得該產品全年熱效率也有了較大的提高,目前國內平板型太陽能集熱器有迅猛發展的勢頭,特別是高層建筑的陽臺壁掛平板型太陽能熱水器前景十分看好。北京和全國在太陽能系統工程、分體式太陽能熱水器和對太陽能與建筑一體化有要求的場所,平板集熱器比全玻璃真空管集熱器在系統壽命、系統維護等方面具有明顯優勢。據了解,平板太陽能集熱器是太陽能低溫熱利用的基本部件,也是太陽能市場的主導產品。目前,平板太陽能已廣泛應用于生活用水加熱、游泳池加熱、工業用水加熱、建筑物采暖與空調等諸多領域。
天普太陽能集團技術中心經理許新中說,目前我國太陽能平板集熱器現有產品在玻璃透過率、高效選擇性涂層和整體結構設計方面仍存在差距,尤其在寒冷地區太陽能熱水或太陽能采暖等場合,集熱器熱性能(特別是鍍膜技術的提高),對太陽能系統收益影響十分顯著。因此,開發新型高效平板太陽能集熱器,已經是國內太陽能廠家迫在眉睫的事情。天普將迎合這個契機,不斷尋求國內外的技術合作,不斷創新發展,引領太陽能行業開發新型高效平板太陽能集熱器取得了可喜的成果。
1.鍍膜設備的發展趨勢
天普公司JCD—1800太陽能集熱管七室連續鍍膜機,真空室設計為七室,內外傳動采用全鏈條傳動,在使用過程中系統工作穩定,進位準確,鍍膜管顏色均勻、一致性好、熱性能達到了技術要求,在行業內首創成功真空管七室連續鍍膜機專用設備,開創了第三代真空管磁控連續鍍膜技術的先河。常規真空管鍍膜機使用單臺真空室獨立操作工藝,即每次都要重復裝管,抽真空、鍍膜、放氣、取管,這樣既浪費了能源,又使鍍膜室狀況環境頻繁轉換,造成鍍膜管顏色變化大、熱性能不穩定,生產效率低。JCD—1800七室連續鍍膜機在10萬支管的生產周期內不停機,管子工藝參數都控制在工藝允許的范圍之內,鍍膜管的顏色外觀、熱性能得到了穩定的控制。七室連續鍍膜機技術專家評定為國內首創、國際先進水平。
2.七室鍍膜技術新特點
橢圓七室聯體真空室整體設計先進,其配套設備性能優良,適配性好,工作流程穩定。七室連續鍍膜機傳動系統首創了全鏈條傳動系統,傳動穩定、到位準確。真空鍍膜室內外兩部分傳動均采用全鏈條的廻轉和自轉傳動系統,保證了鍍膜的厚度均勻,并使靶材得到了充分的利用。工件架車進入真空室后形成封閉環,這樣頭車與尾車相接的封閉環狀運行,不會造成首尾管子的色差,提高了單車鍍膜的質量和數量。真空室之間工架車的流程采用自動變軌運行,即工件駕車進入真空室后做封閉的橢圓狀運行,完成鍍膜工藝后要進入下一個真空室,這時自動變軌系統會按照指令變軌托板升起,與頭車的定向裝置配合,使架車由環行變為直行進入下一個真空室,并不斷重新做橢圓環狀運行。
3.完善的全自動鍍膜控制和監控系統
控制系統由先進的三菱觸摸屏和三菱Q系列PLC控制系統組成,以觸摸屏為人機界面,實現對真空系統、工件行走、磁控靶、工藝設定和執行、報警保護系統等的全自動化控制,并且具有真空度、溫度、磁控靶的工作參數、時間、工藝參數的顯示功能。工作時可直觀地看到設備的工作狀態,并能對真空度、磁控濺射電流、電壓、氣體流量、進管室的溫度、工件的運行和各故障點等工作狀態進行實時監控。控制系統可實現全自動控制和手動控制相互切換。
4.鍍膜技術的研發和技術突破
天普技術中心在鍍膜技術應用在平板集熱器上做了大量科研工作,將鋁-氮鋁(AL-N-AL),或者鋁-不銹鋼-銅(AL-ss/Cu)涂層技術是已經大批量使用在太陽能真空集熱管中的成熟技術應用在平板集熱器的吸熱片上,通常這種涂層鍍膜技術只能保持在真空條件下使用,在大氣環境下會迅速潮解風化消失。天普公司在平板集熱器上使用新技術已經達到前所未有的突破。
青島澳柯瑪太陽能技術工程有限公司工程師張艾民說,我國對選擇性吸收材料的研究工作已有二三十年的歷史了,可以說太陽能集熱器的發展過程也是涂層技術的發展過程。涂層制造工藝經歷了簡單噴涂到選擇性的硫化鉛、金屬氧化處理;從化學溶劑鍍膜法到磁控濺射鍍膜法的更新換代。目前,國外采用電子束蒸發的方法將金屬鈦和石英在電子射線槍的作用下被汽化,汽化物在加入氮和氧的情況下發生化學反應生成氮氧化鈦,最后在金屬帶上沉積為涂層。生產這種高選擇性吸收涂層,連續性鍍膜生成設備投資成本高,涂層生成成本高。隨著涂層技術的不斷進步涂層性能得到了很大的提高。
我國平板集熱器吸收表面主要采用鋁條帶上陽極化著色和銅條帶上黑鉻選擇性涂層。間歇式磁控濺射鋁-氮-鋁材料選擇性吸收涂層的鍍膜生產技術是隨著真空管集熱器的產生而發展起來的,基本上代表了當前我國中低溫選擇性吸收材料的生產水平。由于該涂層耐候性能較差,不適于平板集熱器的使用。目前,國內板芯鍍膜技術主要是黑鉻鍍膜技術和陽極氧化鍍膜技術;部分極少數企業開始掌握平板核心技術——藍鈦鍍膜技術,打破國外對國內平板太陽能核心技術的壟斷。國際上發達國家,尤其是歐洲,選擇性吸收涂層的生產主要有兩個特點,其一是采用真空鍍膜技術,其二是采用卷繞式連續鍍膜方式;生成的藍鈦膜占據90%以上的平板太陽能市場,技術成熟。
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