怎樣判斷全玻璃真空太陽能集熱管的性能？

    全玻璃真空太陽能集熱管(以下簡稱真空集熱管)是當前我國太陽能光熱領域產量較大，使用較廣，節能效果較突出的太陽能熱水系統的核心基礎元件。它的性能好壞，直接關系到熱水器的熱性能。目前，國內生產真空集熱管的廠家與品牌眾多，技術水平參差不齊，價格高低懸殊，宣傳口徑也很不一致。那么，怎樣判斷真空集熱管的性能好壞呢？

　　國家質量監督檢驗檢疫總局與國家標準化管理委員在2005年5月25日聯合發布了新的國家標準《全玻璃真空太陽集熱管》(GB/T 17049-2005)。新標準自2005年11月1日開始實施，從而取代了1997年發布，已經實施達8年之久的舊標準(GB/T 17049-1997)。因此，我們判斷真空集熱管的性能優劣，只能以新發布的國家標準為依據。新舊標準相比，主要技術內容變化有：

　　——提高了真空集熱管及其材料的光熱性能指標

　　——增加了罩玻璃管直徑為58mm的真空集熱管的技術規定

　　——增加了真空集熱管的真空品質檢測

　　——增加采用鋼球進行機械沖擊試驗

　　1.太陽透射比

　　新國標中規定的玻璃管材料的太陽透射比τ≥0.89(AM1.5)。這是針對名為“硼硅玻璃3.3”的一種高硼硅玻璃材料的理化性能指標。

　　“硼硅玻璃3.3”的平均線熱膨脹系數α(20℃～300℃)=(3.3±0.1)×10-6K-1。我們習慣把它稱為“硼硅玻璃3.3”。用“硼硅玻璃3.3”制作的玻璃管，其太陽透射比τ≥0.89(AM1.5)。“AM1.5”即大氣質量為1.5。

　　所有制作真空集熱管的廠家，都會說自己使用的原材料是“硼硅玻璃3.3”。但是，如果制作真空集熱管的玻璃不是“硼硅玻璃3.3”，或是其含有過多的其他元素(如鐵)，玻璃顏色就會帶有其他顏色(如綠色)。這樣的玻璃材料制作出的真空集熱管，太陽透射比會大大低于0.89(AM1.5)，因而嚴重影響集熱管的熱性能。

　　2.太陽吸收比與半球發射比

　　太陽吸收比與半球發射比是對太陽選擇性吸收涂層的技術要求。

　　新國標規定：吸收涂層的太陽吸收比α≥0.86(AM1.5)，與舊國標相同。半球發射比εh≤0.080(80℃±5℃)，比舊國標(0.09)降低了0.01；對于真空集熱管來說，既要有較高的太陽吸收比，還要有很低的發射比，集熱管的熱效率才會得以提高。因此，這是兩個極為重要的參數。

　　目前，我國制作真空集熱管普遍采用的仍然是多層鋁-氮/鋁太陽選擇性吸收涂層制造技術。這一技術是清華大學殷志強教授和他的同事們于1984年發明，1985年申報國家專利，1987年獲得批準的(專利號：ZL851001424)。

　　這一技術的基本原理是在鍍膜機內，設置單圓柱鋁靶的磁控濺射系統。鍍膜機內一次裝載數十只作為集熱管內管的玻璃管，在“行星”機構傳動下，玻璃管做公轉與自轉。立式圓柱鋁靶在中心位置，在氬氣中非反應濺射沉積鋁底層，再注入流量可控的氮氣，制備多層鋁─氮復合薄膜材料作為吸收層。

　　這一被稱為漸變鋁-氮、鋁太陽選擇性吸收涂層的制造技術，其太陽吸收比可達0.93，發射比約0.05(80℃)。這是世界上靠前次只采用一種金屬材料，既制備金屬底層又制備復合薄膜材料的選擇性吸收涂層。清華陽光公司利用此項技術生產的曬樂牌紫金系列真空集熱管，經國家輕工業玻璃產品質量監督檢測中心檢測，其太陽吸收比α=0.95(AM1.5)；半球發射比εh= 0.050(80℃±5℃)。

　　殷志強教授發明的漸變鋁-氮、鋁太陽選擇性吸收涂層的制造技術所需的真空設備比較簡單，工藝控制更為方便，容易在大面積上獲得均勻一致的選擇性吸收涂層。因此，這一研究成果迅速推動了我國太陽能光熱利用的發展，同時受到國內外的廣泛關注，獲得了較高的評價。2005年，殷志強教授在世界太陽能大會上榮獲“維克斯實業成就獎”和中國發明協會頒發的“發明創業獎”特等獎，并被授予“當代發明家”榮譽稱號。