怎样判断全玻璃真空太阳能集热管的性能

　　全玻璃真空太阳能集热管（以下简称真空集热管）是当前我国太阳能光热领域产量最大，使用最广，节能效果最突出的太阳能热水系统的核心基础元件。它的性能好坏，直接关系到热水器的热性能。目前，国内生产真空集热管的厂家与品牌众多，技术水平参差不齐，价格高低悬殊，宣传口径也很不一致。那么，怎样判断真空集热管的性能好坏呢？

　　国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员在2005年5月25日联合发布了新的国家标准《全玻璃真空太阳集热管》（GB/T 17049-2005）。新标准自2005年11月1日开始实施，从而取代了1997年发布，已经实施达8年之久的旧标准（GB/T 17049-1997）。因此，我们判断真空集热管的性能优劣，只能以新发布的国家标准为依据。新旧标准相比，主要技术内容变化有：

　　——提高了真空集热管及其材料的光热性能指标
　　——增加了罩玻璃管直径为58mm的真空集热管的技术规定
　　——增加了真空集热管的真空品质检测
　　——增加采用钢球进行机械冲击试验
　　1。太阳透射比
　　新国标中规定的玻璃管材料的太阳透射比τ≥0。89（AM1。5）。这是针对名为“硼硅玻璃3。3”的一种高硼硅玻璃材料的理化性能指标。

　　“硼硅玻璃3。3”的平均线热膨胀系数α（20℃～300℃）=（3。3±0。1）×10-6K-1。我们习惯把它称为“硼硅玻璃3。3”。用“硼硅玻璃3。3”制作的玻璃管，其太阳透射比τ≥0。89（AM1。5）。“AM1。5”即大气质量为1。5。

　　所有制作真空集热管的厂家，都会说自己使用的原材料是“硼硅玻璃3。3”。但是，如果制作真空集热管的玻璃不是“硼硅玻璃3。3”，或是其含有过多的其他元素（如铁），玻璃颜色就会带有其他颜色（如绿色）。这样的玻璃材料制作出的真空集热管，太阳透射比会大大低于0。89（AM1。5），因而严重影响集热管的热性能。

　　2。太阳吸收比与半球发射比
　　太阳吸收比与半球发射比是对太阳选择性吸收涂层的技术要求。

　　新国标规定：吸收涂层的太阳吸收比α≥0。86（AM1。5），与旧国标相同。半球发射比εh≤0。080（80℃±5℃），比旧国标（0。09）降低了0。01；对于真空集热管来说，既要有较高的太阳吸收比，还要有很低的发射比，集热管的热效率才会得以提高。因此，这是两个极为重要的参数。

　　目前，我国制作真空集热管普遍采用的仍然是多层铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层制造技术。这一技术是清华大学殷志强教授和他的同事们于1984年发明，1985年申报国家专利，1987年获得批准的（专利号：ZL851001424）。

　　这一技术的基本原理是在镀膜机内，设置单圆柱铝靶的磁控溅射系统。镀膜机内一次装载数十只作为集热管内管的玻璃管，在“行星”机构传动下，玻璃管做公转与自转。立式圆柱铝靶在中心位置，在氩气中非反应溅射沉积铝底层，再注入流量可控的氮气，制备多层铝─氮复合薄膜材料作为吸收层。

　　这一被称为渐变铝-氮、铝太阳选择性吸收涂层的制造技术，其太阳吸收比可达0。93，发射比约0。05（80℃）。这是世界上第一次只采用一种金属材料，既制备金属底层又制备复合薄膜材料的选择性吸收涂层。清华阳光公司利用此项技术生产的晒乐牌紫金系列真空集热管，经国家轻工业玻璃产品质量监督检测中心检测，其太阳吸收比α=0。95（AM1。5）；半球发射比εh= 0。050（80℃±5℃）。

　　殷志强教授发明的渐变铝-氮、铝太阳选择性吸收涂层的制造技术所需的真空设备比较简单，工艺控制更为方便，容易在大面积上获得均匀一致的选择性吸收涂层。因此，这一研究成果迅速推动了我国太阳能光热利用的发展，同时受到国内外的广泛关注，获得了较高的评价。2005年，殷志强教授在世界太阳能大会上荣获“维克斯实业成就奖”和中国发明协会颁发的“发明创业奖”特等奖，并被授予“当代发明家”荣誉称号。  

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