熱管式真空太陽(yáng)能集熱管及其應(yīng)用

北京金陽(yáng)科創(chuàng)太陽(yáng)能技術(shù)有限公司 ■ 周小波 蔣富林 孫偉

熱管式真空太陽(yáng)能集熱管(簡(jiǎn)稱熱管式真空管或熱管真空管)，是金屬吸熱體太陽(yáng)能真空集熱管的一種，具備了全玻璃真空管良好的集熱和保溫性能，以及平板式集熱器金屬的良好導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度。它以熱管作為核心傳熱原件，具有其他類型的太陽(yáng)能集熱產(chǎn)品不可替代的優(yōu)勢(shì)。熱管真空管產(chǎn)品在太陽(yáng)能光熱領(lǐng)域的應(yīng)有已有20多年的歷史，因其生產(chǎn)技術(shù)要求較高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，并且以銅和鋁為主要材料，成本高于玻璃真空管產(chǎn)品，一直以來(lái)市場(chǎng)應(yīng)用相對(duì)較少。目前，太陽(yáng)能集熱產(chǎn)品應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)能集熱產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，熱管真空管已逐漸被用戶認(rèn)可。

一 熱管真空管的結(jié)構(gòu)

熱管真空管主要由熱管(包括冷凝段和蒸發(fā)段)、表面鍍有選擇性吸收涂層的金屬吸熱板、玻璃真空管以及消氣劑、彈簧支架等附件組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

熱管真空管上使用的熱管是紫銅重力熱管（也稱為熱虹吸管，特點(diǎn)是管內(nèi)沒(méi)有吸液芯），熱管內(nèi)部充注有專用熱管工質(zhì)，經(jīng)排氣處理后封閉為真空狀態(tài)。熱管以焊接在其上的金屬封蓋為界分為冷凝段和蒸發(fā)段兩部分，金屬封蓋和玻璃管封接經(jīng)排氣處理后形成真空管，熱管蒸發(fā)段和焊接其上的金屬吸熱板封裝在真空管內(nèi)。熱管蒸發(fā)段用來(lái)吸收吸熱板采集到的太陽(yáng)能熱量并傳遞到冷凝段，冷凝段再將太陽(yáng)能熱量傳遞給被加熱的工質(zhì)。

金屬吸熱板是熱管真空管的核心部件，其性能直接決定熱管真空管的熱性能。目前市場(chǎng)上的熱管真空管所采用的集熱板一般為無(wú)氧銅吸熱板或銅－鋁復(fù)合吸熱板，表面采用磁控濺射工藝形成高吸收率、低發(fā)射率的選擇性吸收涂層。吸熱板與熱管通過(guò)超聲焊接或激光焊接結(jié)合或嵌套在一起，確保熱量快速傳導(dǎo)。

將膨脹系數(shù)差別很大的金屬蓋和玻璃管封接在一起是熱管真空管產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。玻璃－金屬封接技術(shù)可大體分為兩種：一種是熔封，也稱為火封，指借助一種熱膨脹系數(shù)介于金屬和玻璃之間的過(guò)渡材料，利用火焰將玻璃熔化后封接在一起；另一種是熱壓封，也稱為固態(tài)封接，是利用一種塑性較好的金屬作為焊料，在加熱加壓的條件下將金屬封蓋和玻璃管封接在一起。因?yàn)闊釅悍饧夹g(shù)具有封接溫度低、速度快、材料匹配要求低等優(yōu)點(diǎn)，所以目前國(guó)內(nèi)玻璃－金屬封接大都采用此技術(shù)。熱壓封使用的焊料有鉛、鋁等。

為了使真空集熱管長(zhǎng)期保持良好的真空性能，熱管真空集熱管內(nèi)一般應(yīng)同時(shí)放置蒸散型消氣劑和非蒸散型消氣劑兩種。蒸散型消氣劑在高頻激活后被蒸散在玻璃管的內(nèi)表面上，像鏡面一樣，主要作用是提高真空集熱管的初始真空度。非蒸散型消氣劑是一種常溫激活的長(zhǎng)效消氣劑，主要作用是吸收管內(nèi)各部件工作時(shí)釋放的殘余氣體，保持真空集熱管的長(zhǎng)期真空度。

二 熱管真空管的工作原理

在熱管真空管接受陽(yáng)光照射時(shí)，表面鍍有選擇性吸收涂層的金屬吸熱板吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)化為熱能，傳導(dǎo)給與吸熱板焊接在一起的熱管，使熱管蒸發(fā)段內(nèi)的少量工質(zhì)迅速汽化，然后上升到溫度相對(duì)較低的熱管冷凝段，釋放出蒸發(fā)潛熱使冷凝段快速升溫，從而將熱量傳遞給集熱系統(tǒng)工質(zhì)。熱管工質(zhì)放出汽化潛熱后，迅速冷凝成液體，在重力作用下流回?zé)峁苷舭l(fā)段。因熱管內(nèi)部為真空狀態(tài)，所以工質(zhì)在其中流速非常快，使熱管的傳熱速度可達(dá)80～100cm/s，通過(guò)熱管內(nèi)不斷重復(fù)的汽－液相變循環(huán)過(guò)程，快速高效的將太陽(yáng)熱能源源不斷的輸出。

三 熱管真空管的種類和規(guī)格

目前常用的熱管真空管產(chǎn)品按其所采用熱管的不同，主要有普通重力式熱管真空管和小角度熱管真空管兩種，普通重力式熱管真空管的熱管直徑較小(一般為8mm)，需要有一定的傾角(一般＞15?)才可以正常工作；小角度式熱管真空管的熱管直徑相對(duì)較大(12mm)，熱管工質(zhì)充注量較多，對(duì)安裝角度的局限性較小(一般＞1?即可)，可東西向橫置安裝。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的熱管真空管的外形尺寸，以玻璃管直徑100mm居多，近來(lái)也有玻璃管直徑65mm、70mm、120mm等若干種規(guī)格問(wèn)世，長(zhǎng)度也有1800mm、2000mm、2200mm等多種。

四 熱管式真空管的特點(diǎn)

1 傳熱速度快

熱管真空管的傳熱速度快是由兩方面因素決定的，一是它的吸熱板和熱管的材質(zhì)均采用紫銅等導(dǎo)熱性能良好的材料，通過(guò)超聲焊接工藝緊密焊接在一起，傳熱熱阻較小。二是它的核心傳熱原件熱管本身具有非常高的傳熱速度。

2 啟動(dòng)速度快

和全玻璃真空管等集吸熱、傳熱、儲(chǔ)熱或輸送被加熱工質(zhì)等功能于一身的其它集熱管產(chǎn)品相比，熱管真空管在工作時(shí)僅起到吸熱和傳熱的作用，被加熱工質(zhì)不進(jìn)入真空管內(nèi)，其熱容小，吸熱部件可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到比較高的溫度并向集熱系統(tǒng)傳熱，在日照不穩(wěn)定的多云天氣，這方面優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 有效得熱量多

熱管真空管的熱容小，啟動(dòng)速度快，避免了真空管內(nèi)工質(zhì)儲(chǔ)存的熱量不能被有效利用造成的熱損失，并且熱管具有“熱二極管效應(yīng)”，即傳熱具有方向性，只能自下而上由蒸發(fā)段向冷凝段單向傳熱，而不能逆向傳遞。因此，在沒(méi)有日照時(shí)，避免了溫度較高的集熱系統(tǒng)和真空管內(nèi)工質(zhì)對(duì)流傳熱產(chǎn)生的熱損失。同樣的條件下，熱管真空管可以比其他類型集熱管輸送出更多的熱量。

4 集熱效率高

熱管真空管的吸熱板采用鍍有高性能選擇性吸收涂層的金屬條帶，太陽(yáng)能吸收率大于95%，發(fā)射率小于5%，并且具備啟動(dòng)和傳熱速度快、熱損失小、有效得熱量大等優(yōu)勢(shì)，與其他真空管產(chǎn)品相比，熱管真空管具有更高的集熱效率。

5 強(qiáng)度高

熱管真空管采用單層高硼硅玻璃罩管，厚度是普通全玻璃真空管的1.5倍以上，強(qiáng)度更高，運(yùn)輸和安裝過(guò)程中不易破損，使用過(guò)程中抗冰雹和外力沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行更可靠。

6 抗冷熱沖擊性能強(qiáng)

熱管真空管內(nèi)不走水，吸熱體為金屬，避免了因冷熱沖擊而造成真空玻璃管的破損。抗凍性強(qiáng)，即使在?40℃度的低溫下也不會(huì)凍壞。

7 易維護(hù)

熱管真空管作為太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的加熱元件，僅起到吸熱和傳熱的作用，不會(huì)結(jié)垢、不易破損，只要保持真空管表面清潔即可，維護(hù)工作簡(jiǎn)單。

五 熱管真空管集熱器

1 熱管真空管集熱器結(jié)構(gòu)及性能

熱管真空管集熱器結(jié)構(gòu)如圖2所示，由真空集熱管、導(dǎo)熱塊(或?qū)崽坠?、連集管、保溫材料、保溫盒、尾托架等部分組成。

工作時(shí)，每支熱管真空管都將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，通過(guò)熱管反復(fù)的汽－液相變循環(huán)過(guò)程將熱量通過(guò)熱管冷凝段傳遞給導(dǎo)熱塊(或?qū)崽坠?，從而加熱聯(lián)集管內(nèi)的系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)，使集熱系統(tǒng)工質(zhì)的溫度逐步上升，直至達(dá)到使用要求。?

熱管真空管集熱器與普通真空管集熱器除了集熱管不同外，最大區(qū)別在于其集熱器聯(lián)集管。普通真空管集熱器采用容積比較大的集熱聯(lián)箱將每支真空管直接聯(lián)通，通過(guò)對(duì)流傳熱匯聚真空管采集到的熱量。而熱管真空管集熱器的聯(lián)集管和導(dǎo)熱塊(或?qū)崽坠?一起組成一套換熱組件，只與熱管進(jìn)行熱量交換，與真空管內(nèi)部不直接連通，在實(shí)際應(yīng)用中，集熱器聯(lián)集管沒(méi)有滲漏隱患，可以承受較高的運(yùn)行壓力，即使個(gè)別集熱管破損也不會(huì)影響整個(gè)集熱器的運(yùn)行，維護(hù)起來(lái)非常方便，因而特別適用于大中型太陽(yáng)熱水系統(tǒng)。

熱管真空管集熱器運(yùn)行時(shí)，聯(lián)集管是溫度最高的部位之一，長(zhǎng)期室外運(yùn)行，不可避免地產(chǎn)生熱損失，所以集熱器保溫盒開(kāi)口處要采取密封措施，保溫的厚度應(yīng)滿足要求，選用保溫性能良好和耐200℃以上高溫的保溫材料。

熱管真空管的優(yōu)越性能決定了熱管真空管集熱器在承壓能力、集熱效率、熱利用效率、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、運(yùn)行可靠性、維護(hù)管理便利性等方面均優(yōu)于其他類型的集熱器產(chǎn)品。圖3為熱管真空管集熱器與市場(chǎng)上性能較好的全玻璃真空管集熱器和平板集熱器的瞬時(shí)效率測(cè)試曲線對(duì)比。通過(guò)比較可見(jiàn)，熱管真空管集熱器在加熱50℃左右熱水時(shí)(歸一化溫差0.04～0.06)，基于采光面積和集熱器進(jìn)口溫度的瞬時(shí)效率高于全玻璃真空管集熱器15%以上。

2 熱管真空管集熱器類型

按采用熱管真空管不同分為普通重力式熱管真空管集熱器和小角度熱管真空管集熱器兩種。前者在安裝時(shí)需要有15?以上的傾角，后者可近似于水平的小角度安裝，比較節(jié)省安裝場(chǎng)地面積，對(duì)建筑外觀影響較小，容易實(shí)現(xiàn)和建筑的結(jié)合。

熱管真空管集熱器聯(lián)集管采用紫銅管，根據(jù)其與熱管的聯(lián)接方式不同，有導(dǎo)熱套管式和導(dǎo)熱塊式兩種形式，如圖4、5所示。

導(dǎo)熱套管和集管材料都是紫銅管，通過(guò)焊接方式聯(lián)接，導(dǎo)熱套管處于集管內(nèi)部，傳熱熱阻小，換熱充分，所以集熱效率比較高，但因?yàn)闊峁芾淠蔚墓ぷ鳒囟容^高，內(nèi)部壓力較大，長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生膨脹變形，如果真空管需要維護(hù)或更換將不易從導(dǎo)熱套管中取出。

導(dǎo)熱塊采用鋁型材制作，與紫銅管采用脹接方式固定在一起，熱管真空管的冷凝端卡在導(dǎo)熱塊上的凹槽內(nèi)。導(dǎo)熱塊式聯(lián)集管的阻力較小，真空管的安裝和拆卸方便，但其傳熱熱阻較大，集熱器效率相對(duì)較低。

3 熱管真空管集熱器安裝效果

可傾斜或小角度平鋪安裝于建筑屋面，安裝效果如圖6、7、8所示。

4 熱管真空管集熱器應(yīng)用

熱管真空管集熱器可廣泛應(yīng)用于各種規(guī)模的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)以及工業(yè)生產(chǎn)輔助加熱系統(tǒng)中。

(1) 集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

太陽(yáng)能集熱器數(shù)量根據(jù)熱水需求量可任意組合，安裝位置靈活，承壓運(yùn)行，系統(tǒng)阻力小，集熱系統(tǒng)容水量小，熱水系統(tǒng)的運(yùn)行通過(guò)太陽(yáng)能控制器自動(dòng)進(jìn)行控制，可直接對(duì)熱水加熱，也利用防凍液循環(huán)，通過(guò)換熱器間接加熱熱水，適用于各種集中熱水供應(yīng)及泳池加熱系統(tǒng)。

如圖9 所示，系統(tǒng)中熱水箱可采用閉式承壓水箱，輔助加熱設(shè)備可采用外置式電加熱爐或鍋爐、熱泵等。采用開(kāi)式熱水箱的系統(tǒng)，可設(shè)計(jì)為定溫出水加熱方式，以節(jié)約太陽(yáng)能循環(huán)泵的能源消耗。

(2) 分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

熱管真空管分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一般采用承壓換熱水箱，水箱安裝于衛(wèi)生間或預(yù)留的水箱間內(nèi)，熱管真空管集熱器安裝于屋面或室外空地，集熱系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)采用防凍液或軟化水，由循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)，通過(guò)水箱內(nèi)置換熱器加熱水箱內(nèi)熱水。

(3) 太陽(yáng)能開(kāi)水加熱系統(tǒng)

目前，一些需要大量開(kāi)水供應(yīng)的學(xué)校、工廠、機(jī)關(guān)單位以及公共場(chǎng)所等都采用太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)為開(kāi)水加熱設(shè)備預(yù)熱或直接供應(yīng)開(kāi)水，熱管真空管集熱器用于開(kāi)水加熱系統(tǒng)中，可以大大提高開(kāi)水加熱的速度和產(chǎn)量，減少運(yùn)行管理及維護(hù)工作量。

圖11為太陽(yáng)能開(kāi)水系統(tǒng)示例。開(kāi)水儲(chǔ)水箱由開(kāi)水箱和溫水箱兩部分組成，冷水經(jīng)設(shè)于溫水箱內(nèi)的浮動(dòng)盤(pán)管換熱器進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器，集熱器定溫輸出開(kāi)水至開(kāi)水箱，開(kāi)水箱內(nèi)的輔助電加熱器啟動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充加熱。開(kāi)水箱滿水后溢流入溫水箱，通過(guò)換熱器預(yù)熱進(jìn)入集熱器的冷水，縮短開(kāi)水加熱時(shí)間，同時(shí)高溫開(kāi)水降溫至適宜的溫度，方便飲用。本系統(tǒng)同時(shí)提供高低兩種溫度的飲用開(kāi)水，滿足用戶的不同需求，避免了開(kāi)水冷卻過(guò)程中的熱量損失，具有非常好的節(jié)能效果。

(4) 原油加熱

石油生產(chǎn)中，凝點(diǎn)高、粘度大的原油在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中必須進(jìn)行加熱與保溫，以保持原油的良好流動(dòng)性。石油生產(chǎn)中一般直接利用電能對(duì)原油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行加熱，能耗大，成本高，使用太陽(yáng)能部分替代常規(guī)能源來(lái)加熱儲(chǔ)運(yùn)原油可以減少大量的能源消耗,在節(jié)能降耗及綠色環(huán)保方面具有重要的意義。熱管真空管集熱器全封閉承壓運(yùn)行，高效可靠，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù)工作量小，非常適合用于野外油田原油加熱系統(tǒng)之中。

如圖12所示，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)向儲(chǔ)熱水箱內(nèi)蓄熱，儲(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)置盤(pán)管換熱器，控制系統(tǒng)根據(jù)油罐內(nèi)溫度情況啟動(dòng)加熱循環(huán)泵，利用儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的熱水加熱原油。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候太陽(yáng)能加熱。

(5) 太陽(yáng)能空調(diào)制冷及采暖

夏季太陽(yáng)能資源最豐富，太陽(yáng)能輻射量越大，氣溫越高，集熱效率也越高，而此時(shí)空調(diào)系統(tǒng)的冷量需求也越大，所以太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)可行性很強(qiáng)，目前已有許多應(yīng)用實(shí)例。熱管真空管集熱器承壓運(yùn)行，在夏季，輸出100℃以上的熱水時(shí)仍可保持較高的集熱效率，可直接驅(qū)動(dòng)由90℃左右熱水驅(qū)動(dòng)的溫水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)為建筑物供冷，冬季可輸出50℃以上的熱水為建筑采暖系統(tǒng)供熱。

近年來(lái)各地都在大力推廣太陽(yáng)能采暖應(yīng)用，但因冬季室外氣溫低、太陽(yáng)輻照弱、日照時(shí)間短，以全玻璃真空管集熱器為主的太陽(yáng)能集熱設(shè)備集熱效果不盡人意。為提高得熱量，一般需要加大太陽(yáng)能集熱器的面積，而在非采暖季，大量的集熱器處于閑置狀態(tài)，需要進(jìn)行遮蓋處理。熱管真空管集熱器效率高、傳熱快、不怕凍的優(yōu)勢(shì)在冬季可以得以充分發(fā)揮，是太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)較理想的選擇，可以減少集熱系統(tǒng)的安裝面積和大量的維護(hù)工作。如果與太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)相結(jié)合，冬季采暖，夏季制冷，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可以得到充分的利用。

(6) 太陽(yáng)能海水淡化

熱管真空管太陽(yáng)能集熱器高溫工況下具備較高的集熱效率，可作為太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)的加熱設(shè)備。圖14為某單位研發(fā)的采用蒸餾法淡化海水的多級(jí)折皺冷凝面式太陽(yáng)能海水淡化裝置示意圖。

本裝置由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、具有折皺底面的水盤(pán)、淡水收集槽、連通管、熱水及淡水輸出閥等依次連接組成。其中太陽(yáng)能集熱器采用熱管真空管集熱器，儲(chǔ)熱水箱上部疊置多級(jí)具有折皺底面的水盤(pán)，各水盤(pán)通過(guò)連通管連接，背部設(shè)置淡水收集槽用于收集淡水。太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)光加熱儲(chǔ)熱水箱中的原水，產(chǎn)生蒸汽在第一級(jí)具有折皺底面的水盤(pán)背部凝結(jié)產(chǎn)生淡水同時(shí)加熱水盤(pán)上部的原水，第一級(jí)水盤(pán)上部的原水被加熱后再產(chǎn)生蒸汽加熱第二級(jí)水盤(pán)上部的原水，并在其背部凝結(jié)產(chǎn)生淡水，由此類推，一直到加熱最上面一級(jí)水盤(pán)的原水。最上一級(jí)的原水上面，再加蓋一個(gè)透明的玻璃蓋板，形成一個(gè)與傳統(tǒng)盤(pán)式太陽(yáng)能蒸餾器類似的蒸餾室，形成最上一級(jí)淡水。然后各水盤(pán)背部凝結(jié)的淡水經(jīng)淡水收集槽收集輸送給用戶。

六 熱管真空管太陽(yáng)能熱水器

熱管真空管太陽(yáng)能熱水器采用熱管真空管作為集熱元件，在集熱性能、抗冷熱沖擊、抗凍性能和運(yùn)行維護(hù)方面要優(yōu)于全玻璃真空管太陽(yáng)能熱水器，一直以來(lái)在市場(chǎng)上都屬于高端太陽(yáng)能產(chǎn)品，產(chǎn)銷量較少，隨著熱管真空管產(chǎn)品的普及，已經(jīng)逐漸被廣大用戶接受，市場(chǎng)需求也越來(lái)越大。

熱管真空管太陽(yáng)能熱水器主要有整體式和分體式兩種形式，整體式熱水器根據(jù)運(yùn)行方式有落水式和承壓式之分，分體式產(chǎn)品形式主要為陽(yáng)臺(tái)壁掛式熱水器。

落水式熱管真空管熱水器一般采用不銹鋼水箱，水箱上安裝紫銅換熱套管與熱管真空管進(jìn)行換熱加熱水箱內(nèi)熱水，換熱套管和水箱壁之間通過(guò)硅膠圈進(jìn)行密封。如圖15所示。

落水式熱管真空管熱水器雖然不能承壓運(yùn)行，但解決了普通全玻璃真空管熱水器真空管破損后的跑水問(wèn)題，一支或幾支真空管損壞都不影響正常使用，真空管內(nèi)不存水，增加了可利用熱水量，并且減少了熱損失，水質(zhì)不好的地區(qū)，如果換熱套管結(jié)垢，清理起來(lái)也很方便。

承壓熱管式真空管太陽(yáng)能熱水器采用閉式承壓水箱，水箱材質(zhì)一般為碳鋼，水箱內(nèi)壁進(jìn)行搪瓷處理。圖16所示為典型的承壓水箱結(jié)構(gòu)，紫銅換熱套管開(kāi)口端焊接帶外螺紋的緊固接頭，緊固在水箱內(nèi)膽開(kāi)孔處的固定環(huán)固上。承壓式熱管真空管熱水器依靠自來(lái)水壓力頂水運(yùn)，無(wú)需手動(dòng)上水，出水壓力大，使用非常舒適方便。

陽(yáng)臺(tái)壁掛熱管式真空管熱水器是目前市場(chǎng)上應(yīng)用比較多的一種分體熱水器，由熱管真空管集熱模塊、二級(jí)熱管和承壓換熱水箱三部分組成，二級(jí)熱管蒸發(fā)段與熱管真空管冷凝端搭接，冷凝段插入水箱底部換熱套管內(nèi)，通過(guò)接力的方式將真空管采集的熱量傳遞到水箱內(nèi)。真空管集熱模塊一般安裝于建筑南立面或陽(yáng)臺(tái)欄板上，熱水箱安裝于室內(nèi)，二級(jí)熱管的長(zhǎng)度根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)位置可進(jìn)行定制。圖17為某企業(yè)生產(chǎn)的陽(yáng)臺(tái)壁掛熱管真空管式熱水器結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。

七 關(guān)于熱管真空管產(chǎn)品“性能衰減”的探討

因?yàn)闊峁芗夹g(shù)專業(yè)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍相對(duì)較小，人們對(duì)其了解有限，并且熱管真空管產(chǎn)品在太陽(yáng)能市場(chǎng)中所占份額較少，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位，“熱管真空管產(chǎn)品的性能會(huì)逐漸衰減，壽命很短，幾年就不能用了”這一說(shuō)法在業(yè)界廣為流傳，包括一些太陽(yáng)能熱利用專業(yè)人士也認(rèn)同這種說(shuō)法，一些全玻璃真空管太陽(yáng)能產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)者更是借此誤傳，夸大其辭的對(duì)熱管真空管產(chǎn)品進(jìn)行詆毀。“熱管衰減”的陰影籠罩在許多已經(jīng)采購(gòu)或?qū)⒁少?gòu)熱管真空管太陽(yáng)能產(chǎn)品的用戶心里。

事實(shí)上，決定熱管壽命的主要是熱管材料與工質(zhì)的相容性，造成熱管不相容的形式有以下三方面：一是因?yàn)楣べ|(zhì)液體與熱管殼體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)，產(chǎn)生不凝生不凝性氣體，導(dǎo)致熱管內(nèi)形成氣塞，使熱管傳熱性能惡化，傳熱能力降低甚至失效； 二是熱管工質(zhì)液體物性惡化，主要是由于有機(jī)工作液體的性質(zhì)不穩(wěn)定，或與殼體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使工作介質(zhì)改變其物理性能，逐漸發(fā)生分解；三是熱管工質(zhì)液體在溫差、雜質(zhì)等因素的作用下，使管殼材料發(fā)生溶解和腐蝕，流動(dòng)阻力增大，使熱管傳熱性能降低，甚至引起管殼的腐蝕穿孔，使熱管完全失效。可見(jiàn)，只有長(zhǎng)期相容性良好的熱管，才能保證穩(wěn)定的傳熱性能、長(zhǎng)期的工作壽命及規(guī)模化應(yīng)用。

熱管真空管太陽(yáng)能集熱產(chǎn)品所使用的熱管為小型銅－水低溫?zé)峁埽捎脽o(wú)氧銅管和以純水為主的無(wú)機(jī)工質(zhì)，相容性良好，通過(guò)制造過(guò)程中嚴(yán)格的工藝控制，正常使用過(guò)程中不存在性能衰減，使用壽命比其他材質(zhì)的熱管更長(zhǎng)。我國(guó)早期生產(chǎn)安裝的一些熱管真空管太陽(yáng)能產(chǎn)品距今已有近二十年的歷史，目前仍在正常運(yùn)行。許多電子產(chǎn)品都采用熱管散熱，比如我們接觸最密切的筆記本電腦或臺(tái)式電腦CPU、顯卡上的散熱器，采用的熱管和熱管真空管所用的熱管都是同一類產(chǎn)品，這也從另一方面印證了銅－水熱管在性能和使用壽命上是有保證的。目前各種材質(zhì)相容性良好的熱管產(chǎn)品在宇航、軍工、化工、石油、建材、冶金、動(dòng)力工程、電子電器行業(yè)中均有廣泛應(yīng)用。

綜上所述，所謂“熱管真空管性能衰減，使用壽命短”只是一種誤解而已，隨著同類產(chǎn)品的逐漸普及，人們對(duì)其了解的深入，這種傳言將會(huì)不攻自破。目前國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)在生產(chǎn)熱管真空管太陽(yáng)能產(chǎn)品，除了國(guó)內(nèi)銷售外還大量出口，生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量均經(jīng)受住了市場(chǎng)的檢驗(yàn)。在正常使用條件下，采用正規(guī)廠商生產(chǎn)的熱管真空管產(chǎn)品的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，將擁有比其他類型的太陽(yáng)能集熱產(chǎn)品更長(zhǎng)的使用壽命，并且后期維護(hù)管理成本較低。