太阳能工程集热器有水雾也是同样的道理,太阳能工程集热器腔体内的水分在封装时,含有水分的空气,更多的是含有平衡水分(它是材料与一定状态下的空气相接触所能达到的极限含水量,以毛织物为例,相对湿度40%时,平衡水分(X)是11kg/100kg;而相对湿度80%时,平衡水分(X)是20kg/100kg, 含湿量增加了1倍。)的保温材料,如玻纤棉,这些称之为残余水分的水带进来的。
以一片2000×1000×90mm的平板工程机为例粗略计算,相对湿度大概40%时,空气带进1g水,保温材料带进4g水,总计5g水;相对湿度80%时,水达到10g。在太阳照射太阳能工程集热器时,太阳能工程集热器实际上就是一个温室型辐射干燥器,腔体内的空气状态变了,平衡水分值会降低,高于此值的水分就会释放出来,成为过热水汽,这时是看不到的,这些水汽也会有一些从不密闭的缝隙中排出,剩下的在无日照后,玻璃冷却下来,到了露点,就显露出来,便能看见水雾。
1.2太阳能工程集热器水雾的实质
水雾是人们对太阳能工程集热器好坏的最直观印象,也是太阳能工程集热器最令人头痛的事情。其实,水雾只是一个表象,它存在的实质是说明太阳能工程集热器的腔体内有水,不会因日照蒸发而消失。
分析这些水分,有三个来源:
残余水分:集热腔体内的材料(特别是绝热材料)因与环境湿度平衡后所吸收的平衡水分在被封装时带入腔体内,在潮湿地区(如我国的两广和江浙地区)此种残余水分会更多,而在干燥地区(如我国的西北和内蒙古)相对就会好一些。
渗入水分:因集热腔体的不密闭而由外部渗入的水分,如雨水,特别是狂风暴雨的时候。
返潮水分:在潮湿环境下因内外湿度差(外部湿度大,内部湿度小)形成的内部材料吸湿而产生的水分增加,实际也是为平衡湿度而形成的平衡水分。
图3太阳能工程集热器阵列位于甘肃省金昌市金川区,里面的片片太阳能工程集热器都存在大面积水雾。这些平板集热器是南方某厂家生产的,残余的平衡水分自然高些,归根结底,终究都是水分惹的祸。
1.3平板集热器中水分的危害
削弱太阳辐射:腔体里的水蒸发后在平板集热器的透明盖层(玻璃)上凝结为水雾,透过率会受影响,接收到的太阳辐射能量就会削弱,也加大了顶部空气夹层的对流热损失。
绝热受潮:绝热材料多为多孔物质,容易吸湿。水的导热系数为空气的25倍,冰的导热系数更大。材料吸湿后湿分占据了原被空气充满的部分气孔空间,研究表明,导热系数为0.03W/M·K的绝热材料,吸取1%的水分后导热系数增加25%,以后会成倍增加。
吸收表面衰退:研究表明,吸收表面在盐雾实验中会产生不同程度的腐蚀,不同吸收表面的耐盐雾试验的能力也有差别,高质量的黑铬涂层能耐达到120小时,而辐射特性特别好的蓝钛涂层甚至只有6个小时;作为非专业的用户也有自已直接使用的观察和经验。有的企业生产的蓝膜阳台平板集热器在内蒙古库存一个冬季后,即发现吸收表面出现白斑。