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高效换热不炸管的太阳能集热器领跑行业技术革新
阳光能源网 2019-06-12 09:53:27 分享至: 阅读:973 评论:0
[摘要]太阳能热利用系统的核心部件“太阳能集热器”相当于汽车的发动机,在殷志强教授研发出来后,多数企业只是一种重复性的利用,有的甚至还偷工减料,调低硼硅玻璃的配比,降低硼硅玻璃的厚度,减少抽真空的时间,造成真空管炸管成为一种“常态”。

行业现状令人忧

说起太阳能热水器,大家一定不会陌生,从农村到城市抬眼望去楼顶上随处可见。当然,太阳能热水器只是太阳能热利用行业的其中一个品类,普及率非常高。

随着科技的发展,太阳能热利用的应用领域极其广泛,如太阳能供暖,太阳能制冷,海水淡化,工业领域的干燥、印染,农业大棚加热温室等……,用一句话来概括即为“凡是需要热源的地方都可以应用太阳能”!

目前,正值国家和各级地方政府大力推进“煤改清洁供暖”的历史机遇期,可太阳能热利用行业并没有因此而受宠,是什么原因导致如此的窘境?笔者认为,虽然太阳能热利用行业在我国发展已经有30多年,但除殷志强教授的真空集热管对行业的重大贡献之外,其他方面的技术创新只能算“修修补补”,没有实质性的革新与突破。这与大部分从业人员赚快钱,盲目跨界,急功近利有关。

太阳能热利用系统的核心部件“太阳能集热器”相当于汽车的发动机,在殷志强教授研发出来后,多数企业只是一种重复性的利用,有的甚至还偷工减料,调低硼硅玻璃的配比,降低硼硅玻璃的厚度,减少抽真空的时间,造成真空管炸管成为一种“常态”。

颠覆传统勇革新

为了从根本上解决太阳能集热器的炸管、冒气开锅、换热不充分等问题,深圳市中装希奥特能源科技有限公司(以下简称“中装希奥特”)经过多年潜心研究、大量测试和工程应用,创新性地开发出“注水式承压循环真空管集热器”。该集热器从外观看与传统集热器没有什么区别,但内部结构完全颠覆了传统集热器,从容地解决了炸管、不能百分百换热等问题。

创新PK传统

请通过一段演示视频来做个强烈对比(视频左侧为传统集热器,右侧为创新后的“注水式承压循环真空管集热器”)

ansys fluent软件对两种集热器仿真循环内部温度分布示意

(示意图视频)

1、仿真对比目的

真空管集热器在光照下已获得70℃热水,试图通过注入30℃冷水将70℃热水顶出,故利用ansys fluent仿真软件,模拟太阳能集热循环状态,观察两种集热管内工质流动和温度的变化,进而对能量获得这一重要环节的直观认知!

2、实验条件

2)联箱流道尺寸300*60*60mm(长*宽*高);

2)真空管内尺寸φ40*300mm,四支管;  

3)集热器入口工质流速0.04m/s;

4)集热器内部水温度为70℃;对两种集热器循环注入冷水,温度为30℃;

5)集热器竖直安装。左面为传统真空管集热器,右面为注水式承压循环真空管集热器。

注:为了缩减仿真运算时间,模型尺寸与实际集热器尺寸有一定偏差,两组对照实验初始条件完全相同。

3、实验结论

1)初始状态下两种集热器内均有70℃热水2.56L,在系统运行至25s时,传统集热器出口温度开始下降,排出70℃热水0.45L,在系统运行至74s时,注水式集热器出口温度才开始下降,排出70℃热水1.33L,此时传统集热器出口温度已下降至41℃,但管内大部分70℃热水纹丝不动,在系统运行至110s时,传统集热器出口温度已下降至36℃,此时注水式集热器出口温度为58℃,但管内已注满30℃冷水。当系统运行至236s时,注水式集热器出口温度接近30℃,此时包括联箱流道在内的所有部分均已替换成30℃冷水。而传统集热器只有少量热交换,真空管内大部分热水保持高温状态,这就是传统集热器夏季冒气炸管的症结所在。另外长时间水介质反复加热其溶解度下降,导致大量钙镁离子析出呈游离状颗粒,进而弥漫整个系统。在75s之后,传统集热器呈现的是“短路流”,造成取热不充分。

2)注水式集热器顶出的原集热器内70℃热水是传统集热器排出原热水的3倍,并能够顶出更多混合后的高温热水,达到近乎百分百用热的效果。

3)注水式承压循环结构可加大循环流速以更短的时间完成集热循环,充分利用有效光照时间获得更多的能量。

不能完全获取真空管内的热量就无法实现理想的太阳能供暖和制冷效果。又因无法置换管内大量的热量导致夏季冒气、开锅、炸管,尤其是传统联箱横排管水平放置的大型集热阵列在夏季犹如安装了“定时炸弹”,令人寝食难安。集热器是太阳能系统最重要的部件,它与蓄热水箱的组合堪称为太阳能系统的“发动机”,它决定了集热系统的动力和能量。一个不重视发动机的汽车制造商是没有前途的!

下图为中装希奥特在敦煌实施的太阳能联供系统项目

创新不止一点点

在行业发展过程中,太阳能供暖系统在非供暖季集热阵列防止过热技术一直未有较好的解决方式。中装希奥特开发了“防过热遮光板”手动和全自动技术,为用户带来了防过热福音。

下图为户用型紧凑式太阳能采暖热水器非供暖季的专利遮光装置(银色部分为遮光板

据笔者观察,多数企业研发人员或管理者总是以前辈自居,缺乏再学习能力,靠吃老本,毫无创新力;对于别人的新技术、新产品只会说“NO”以获得“存在感”,事实上你已经成为企业或行业发展道路上的“绊脚石”啦,要警惕此类人在企业中的存在!

创新是一个企业、一个民族、一个国家长盛不衰的法宝。我们在工作中要经常问自己,这周你有创新么?这月你有创新么?今年你有创新么?只要我们保持创新的激情,不断提升创新的斗志,创新的灵感就会时时迸发出来,才能使自己的职业生涯和所就职的企业在创新中健康茁壮成长!

作者:许薇薇

责编:张建苹

来源:中国太阳能产业资讯

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