国内外太阳能真空管产品技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内太阳能真空管产品 技术工艺 研发动态

真空管是太阳能热水器的核心元件，被誉为太阳能热水器的“心脏”，真空管质量的优劣直接影响到太阳能热水器的使用寿命和性能，太阳能产业的快速发展也带动了真空管企业的发展，一方面是围绕真空管的专利技术在不断推成出新，另一方面是真空管企业和生产线最近几年都如同雨后春笋般地在增加。

真空管是太阳能热水器的核心，他的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降。热水始终位于上部，即水箱中。太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大，主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时，热水器内的热水便依靠自然落差流出，落差越大，水压越高。当前，国内生产毛坯管的企业主要有力诺、元升、曜晖等企业，生产真空管的企业主要有天创、宝光、力诺、光普、华丰、美菱、元升等企业，主要有两种种类，一是管内不走水的，一是管内走水的，传统的真空管都是管内走水，双真空的推出和“金属超导管”真空管的推出都使得玻璃管内不走水。

一、传统真空管

传统真空管主要指管内走水的真空管，随着技术的进步，传统的真空管在外观和色彩方面也在不断创新，如三高管、三腔管、管中管、紫金管等都随之出现，都在强调管的抗冻、抗高温，吸热性能好，如高温管膜层较普通管长（距管口约1ｃｍ），此管耐高温，抗衰减性特强，膜层在400℃高温空晒状态下，不老化、不脱落、不变色；高效管膜层距管口约2.5ｃｍ，此管超高吸收，热损少，升温快，热效高；高寒管兼具高效管热效高、升温快优点的同时，热损更少，在－30℃条件下照常出热水。消费者可根据不同区域选择不同的真空管。

二、双真空热管

对于双真空热管来说，

一是启动快，热管热容小，反应快，集热管所获得地热量可迅速传递到水箱。在多云间晴的低辐射天气也能有效集热，而直插紧凑式热水器集热管所获得的热量先是用来加热真空管内的水，再靠热虹吸作用，加热储热水箱中的水，因此热水器启动慢；

二是得热量高，双真空集热管获得的热量几乎全部用于加热储热水箱中可利用的水，水箱的得热量高。而直插紧凑式热水器所加热得水量还包括真空管内无法取出使用的水量，因此相同体积储热水箱中水的得热量相对要小；

三是承压高，热管内管密封，可承受较大压力，可直接与自来水系统连接，承压使用，自动运行；

四是双真空集热管管内不走水，即使个别集热管意外破裂，热水器仍能正常运行；

五是抗冻，真空管内无水，即使在严寒条件下使用也不会冻裂；六是双真空热管具有热二极管热量单向传导的功能，即当热管不工作时又与水箱绝热。

三、“金属超导管”真空管

“金属超导管”真空管，主要是通过在管内插入铜棒或不锈钢棒，玻璃管内不走水，这种真空管不怕冷热冲击、抗冻，玻璃管内永远不结水垢，得热高，“金属超导管”真空管“热启动”快，善于“捕捉”云彩缝里的太阳光，所以在光照强度不足的天气里它更优越性。

当然，对于许多太阳能企业来说，在真空管方面都是严格要求，无论是原装集成还是一体机，都在真空管方面强化，如皇明，对于真空管真空度：国标规定为5.0×10-2Pa，皇明企业标准规定真空度必须达到5.0×10-4Pa，超过了国标100倍，国外权威检测机构检测皇明真空管使用寿命达到80年；对于真空管吸收比和发射比：国标规定吸收比高于86%，发射比低于8%，皇明企业标准规定吸收比大于92%，发射比低于7%，即使冬天、阴雨天也能提供充足热水；对于真空管的清洗：国标没有相关规定，皇明经过清洗液、自来水、超声波、去离子水四道工序，彻底洗净真空管毛管上的杂质，清洗以后需要经200摄氏度高温烘干，使管壁不留杂质、水印，杜绝了脱膜、真空度降低等隐患；如力诺，为了在真空管方面领先，他们一方面与南京工业大学、清华大学、山东建筑大学等国内高校合作 研究 开发了新的集热管技术项目，另一方面强化内部管理和质量控制体系，具有膜层吸收比、发射比，集热管三项热性能参数（空晒性能参数、闷晒太阳辐照量、平均热损系数等）在内的检测设备，拥有一套先进的在线生产排气监控系统，能够对每个排气台的温度和真空度进行实时监控，保证了产品的排气质量，延长了集热管使用寿命。普乐太阳能的金属超导管具有“三超一抗”标准：超强集热 超强导热 超强保温 抗风雪冰雹袭击等特点，十大优势笑傲太阳能热水器市场：

1.导热效率达99%，为太阳能热水器导热之最。

2.无需阳光，只需温差，即可实现超强导热。

3.独具三重真空的保温性能，克服了集热器白天导热，夜晚散热的弊端。

4.热输出功率是优质热管热输出功率的3倍以上。

5.拒绝炸管，管内永不走水。

6.彻底杜绝导热管内长期走水所产生的污垢。

7.在零下50度气候条件下仍能显示卓越导热性能。

8.集热性能和保温效果尤能适应海洋性和高山性气候的地方。

9.在高温空晒下，不产生冷气体，从而不降低导热性能。

10.单管破损不影响整机运作。

总之，作为太阳能热水器的心脏，真空管将会随着环境的变化而不断变化，因为区域的差异、目标消费群体的差异、建筑的差异都要求太阳能热水器因地因时制宜，与建筑有效结合。

第二节 国外太阳能真空管产品 技术工艺 研发动态

国外主要以平板型太阳能热水器为主，真空管型太阳能热水器发展较为滞后，没有公开的 技术工艺 研发动态资料。

第三节 近年国内外太阳能真空管 技术工艺 研发成果回顾

凭借着北京天普太阳能工业有限公司两位专家的“奇思妙想”，我国太阳能真空管技术获得革命性突破。

2007年11月22日，天普在京正式推出了其自主研发并已获国家发明专利的“异形内管真空集热器”，该公司将这一新技术产品命名为梅花聚能管。该项技术打破了真空集热器内外管为两个同心圆的传统模式，内管采用梅花异型，从而使产品集热效率提高10%~25%，传热能力强化10%~20%。

分析 人士指出，天普“梅花聚能”技术在太阳能产品技术日益同质化的今天，通过自主研发，实现了从产品物理结构到生产工艺的全面提升。在我国倡导节能减排及新能源广泛利用的大环境下，该技术对目前太阳能产业的发展将产生重要影响，并有利于推动新一代太阳能热水器技术标准的升级，促进同类产品的更新换代。

目前公司正着手实现真空管发明专利的产业化升级工作。程翠英说，采用梅花聚能管的天普新一代“锁热”型太阳能热水器将在2008年得以快速推广。

第四节 未来太阳能真空管国内外 技术工艺 研发趋势 分析

目前，我国真空管太阳能热水器产品中，全玻璃真空管式热水器占据了总产量91%。但由于真空管内自来水长期闷晒，对水质有不良影响，并且在严寒状态下容易解冻或者炸管，冬天水温低。

采用了双真空金属超导热管的分体式太阳能中央热水系统则不会出现上述的现象。超导热管的集热原理是：通过金属芯片吸收热量，管内不走水，利用传导介质气态导热，液态回流。具体的过程为：当接收太阳光照射时，管内的金属集热芯片开始吸收太阳热量，真空紫铜管内的液态导热介质升温后变成汽态，输出能量，传输至金属热管的冷凝端处，冷凝端插在水箱内，把热量通过导热套传递给水。

冷凝端传递出热量后与热管内存在温差，汽态导热介质变成液态回流，完成导热全过程，整个导热过程管内不进水、不走水，该管冷凝端最高承受温度达300度，严寒-50℃也不会出现冻管的现象，单支集热管破损不会影响整个系统的正常运行。确保了高温上水不炸管、严冬气候不冻管、热管内壁无结垢、水质洁净无污染。但是这种热管成本是普通真空管的数倍，多在国外发达国家应用普及，在国内高档别墅区应用普及较多，广泛普及还需要一定的市场积累与技术突破。

第五节 太阳能真空管产品同类替代 技术工艺 发展

常见太的阳能热水器有三大类：平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型（包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等）太阳热水器。国内市场三种产品平板、真空管和其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：平板、真空管和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。

平板式太阳能热水器和真空管太阳能热水器系统比较

太阳能热水器热效率：平板较高52.5%，真空管较低47%。

太阳能热水器价格：平板较高，真空管较低。

太阳能热水器承压性：平板式可承压，使淋浴方便，真空管不承压，易破碎。

太阳能热水器结水垢：平板式热水器可排污，不易结垢，真空管下端密封，易结垢，降低热效率。

太阳能热水器耐用性：平板式强度高，耐用，不会爆管，下冰雹时有盖板玻璃保护，真空管会碰坏，停水后，热的真空管突然补充冷水易爆管，下冰雹时直接损害真空管本身。

从上面比较 分析 中可以看到，平板式太阳能热水器比真空管太阳能热水器要先进的多，伴随着经济的发展以及节能的需求，我国太阳能热水器会逐渐向平板式太阳能热水器过度，达到国际先进的太阳能热水器节能标准。

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