世界平板太陽能集熱器制造技術縱覽平板集熱器制造公司朝著什么方向發展？他們正在實施的技術具有什么特點？2010年5月，S&WE對全球200多家制造公司進行了一次調查，得到了62家的回復。這次調查覆蓋了歐洲一半的市場，絕大多數參與者來自歐洲，也有來自以澳大利亞、印度、巴西、墨西哥、加拿大及美國等國家的參與，使得本次問卷調查成為主流市場的代表。盡管最大的平板集熱器制造公司GreenOneTec并未參與，但重要競爭者例如Viessmann、BoschThermotechnik、Schuco和Ezinç參與了調查。11家參與的公司年生產量超過10萬平方米。其中大部分調查是針對年產量為1萬?10萬平方米的中等規模公司。14家小公司生產的集熱器面積年產量不足1萬平方米，至此完成了圖形統計，以確保任何規模的公司都被代表。吸熱體制造大量使用鋁市場調查中最令人驚訝的結果是所使用的吸熱板的類型。54%的被銷售的集熱器裝配鋁吸熱體。過去幾年里，鋁的使用逼近了銅。先前的市場研究指出2008年由鋁制成的高選擇性涂層板僅占市場的30%，而2009年僅占1/3。不過大部分組件使用銅的GreenOneTec公司的缺席，也影響到了這個數據。在這個危機時刻，似乎改用更廉價的鋁的制造公司數量在增加。巴西的AquecedorSolarTranssen公司相信塑料吸熱體具有前景，該公司已經啟動安裝有聚丙烯吸熱體的新型PortoSeguro平板集熱器生產線。這些集熱器尤其適合沿海地帶和有腐蝕性水的地方，因為這種吸熱體不受海洋空氣與腐蝕性水的作用。而且，這種集熱器能在任何空間有限的地方或者經常刮風的地方用于池水加熱。除此之外，該公司已經提高了聚丙烯生產工藝的生產效率，還研發并構建了為聚丙烯集熱器做流體測試的一套試驗裝置。用鋁替代銅不是唯一降低成本的方法；較薄的板材同樣有助于降低材料成本。然而，這種方法不利于實施，因為隨著板材變薄熱傳導性也隨之降低。0.2毫米仍然是銅板材的標準測量值，而較薄的銅板厚度0.12毫米和0.15毫米占集熱器總量的14%。厚一點的板材可以彌補鋁的較差熱傳導性。然而，較薄的0.4毫米鋁板趕超了較厚的0.5毫米板材的使用。但是0.3毫米的鋁板極少使用。厚度超過0.5毫米的板材采用鋼板。土耳其公司TansugMakinaSanVeTic.Ltd.Sti最近推出了具有整面銅或鋁吸熱體的以Ouraset為商標的專利集熱器系列。出口部經理UtluTansug告知：“集熱器最近得到SolarKeymark認證，幾星期后將得到SRCC認證。”在70%的集熱器中使用高選擇性的PVD或濺射涂層，11%采用黑銘。19%的集熱器使用漆涂的太陽能涂層，其所占百分比小于2007年的市場研究結果，但是總體來看這可能是由于此次調查過度代表了歐洲公司。高選擇性吸熱體涂層仍然是太陽能熱利用產業中的專家的研究領域。德國集熱器制造公司ViessmannWerkeGmbH&Co.KG是唯——家建立自己的涂層工廠的公司，該公司采用濺射工藝制備藍色吸熱板。激光焊接日益重要伴隨鋁的應用趨勢，將鋁吸熱板焊接于銅管架構上的激光焊接成為主要工藝。有些公司最先采用該工藝，以色列的Elsol太陽能系統有限公司的CEO,EliShilton表示：“今年我們將展示一款安裝有鋁吸熱體的新型激光焊接的集熱器。”土耳其的BaymakMak.SanVeTic.A.S.是一家BDRThermea集團公司，為激光焊接的轉型投入了大量資金。該公司為其全自動吸熱體生產線耗資300萬美元，該生產線將所有的吸熱體制造步驟結合起來，從激光焊接到聯集管和豎管鉆孔，以及管焊接和吸熱體切割。墨西哥的BufetedeTechologiaSolarS.A.(Butecsa)和ModuloSolarSADECV最近也引進了激光焊接，Hitem-Blue是Modulo生產的安裝有激光焊接吸熱體的新型集熱器。超聲波鋁焊接好像沒有流行。盡管如此，它仍然廣泛作為銅吸熱體的連接技術。德國的STISolarTechnologieInternationalGmbH公司擴大了超聲波焊接的使用范圍，市場部主任HendrikStengel表示：“2009年我們增加了一倍超聲波焊接機的產量以滿足OEM制造的更多需求。”然而，所有吸熱體中超過11%的吸熱體采用機械壓制連接工藝。例如，Transsen采用了該工藝，并聲稱確保100%的條帶-管連接。Transsen開發了用于生產機械壓制的條帶的機器并在公司內建造。相對新的連接技術目前已經超越了經長期證明的軟焊技術。德國的SchucoInternationalKG先前焊接大部分吸熱體，現在使用粘結劑連接。采用Schuc。傳熱技術的集熱器中，鋁板背面的銅管被鋁條帶覆蓋，以確保采用結合技術的部位被固定到位。水流經集熱器全表面的吸熱體采用卷繞-連接(roll-bond)工藝，這種集熱器擁有一小部分用戶群。AristonThermoSpA已經改進了它的“多流體”集熱器，尤其適合于自然循環用途。太陽能熱利用產品部經理MarcoGuaitini解釋減小壓力損失的設計理念時介紹：“兩塊金屬板存在33個通道有800個焊接點，吸收太陽能的液體沿通道流動°”Ariston使用鋼作為吸熱體的板材料。豎琴式直管正在流行超過所有集熱器的2/3以豎琴式直管安裝。這種集熱器非常靈活并且非常適合重力體系。簡易的豎琴式吸熱體的變體是雙豎琴式與具有出口的豎琴式。這兩種變體都具有更好的停滯排水行為。具有多個彎道的吸熱體節省材料和軟焊，并且容易制造，然而它在集熱器中所占的比重不足1/3。希臘SammlerSA公司的新型Alter集熱器是一款“蛇形”彎曲式集熱器。波蘭集熱器制造公司SunexSp.zo.o.向OEM消費者提供三種機型：新型的Basicx、Nx、PIG，并且SXCompact整合集熱器組可以單豎琴式、雙豎琴式和“蛇形”彎曲式提供。除此之外，該公司建構具有通過湍流改良的熱傳輸的集熱器。Baymak不僅投資一條全自動吸熱體生產線，出口部副經理TacnurYilmaz指出：“我們完全改變了太陽能集熱器的結構。”改變之一是管的架構，上升管從9根增至12根。德國的RothWerkeGmbH公司歸功于特殊的吸熱體幾何學設計減少了集熱器的壓力損失。奧地利的SunMasterEnergiesystemGmbH公司已經安裝了具有可移動的上升管的新型屋頂嵌入式SIC21集熱器。項目經理MaxHörtenhuemer表示該新特征改善了停滯性能并且有助于保護傳熱流體。而且，此材料沒有熱膨脹問題并且壓力損失最小。SunMaster最近開始制造“便于更好地軟焊而具有智能特征”的銅管。波蘭的WattSp.zo.o.公司已經研制了一款新型管架構軟焊機，其軟焊接具有10根水流管的豎琴式吸熱體。在其標準的WATT3000S/SU集熱器中，Watt采用9管豎琴式。WATT3000S/SUVIP以新型的管架構安裝，并且歸功于新型滾動機(rollingmachine)，該公司改進了“吸熱體和銅管之間的熱傳輸表面”。瞬時效率截距效率n0從0.759增至0.784。完整的鋁集熱器即將出現管架構，無論是“蛇形”管還是豎琴型通常都是銅制的。只有德國的KBBKollektorbauGmbH公司展示了一款使用鋁管的樣機。另有兩家制造公司正在以KBB公司為榜樣，HarryMichalopoulos介紹說：“Sammler正與外國的專家合作研制一款吸熱體，其中管子將采用鋁。采用這種方法，吸熱板和管子將由同樣的材料組成，接下來的幾個星期，樣機將被測試。”第二家公司是STI，由于銅成本的不斷提高，該公司計劃在2010年12月份之前開始生產純鋁吸熱體。Transsen公司安裝一些具有專門防凍技術的管構架，即所謂的Ultraflex系統。飲用水通過開放式環路系統直接流經集熱器，這種系統僅限于針對霜凍的地方使用。Ultraflex系統中有一個空的塑料管插在銅管之中。如果水結冰將會破壞內部的塑料管而防止銅管受到損壞。集熱器制造日益自動化盡管全自動化的趨勢日益增加，就像Baymak的生產線，當出現集熱器的復雜組裝時，許多仍靠手動完成。盡管如此，許多公司正在投資半自動集熱器制造;其中包括比利時的EuropeanSASolarEngineering公司、奧地利的SunMasterGmbH公司、德國的CitrinSolarEnergie-undUmwelttechnikGmbH公司、TermicolEnergiaSolar公司、西班牙的S.L.公司海外Sunex公司。例如，SunMaster公司擁有一款新型堆疊臺。幾年前，WolfGmbH公司是第一批建立機器人輔助集熱器生產線的公司之一。現在該公司進一步增加了產量提高了生產力。Citrin公司已將它的生產工廠移至一個新的能效大廳，該大廳的地下室具有主動太陽能建筑的熱系統。該公司安裝210平方米的集熱器面積用來取暖和供應熱水。每條集熱器生產線以生產外殼開始。該產業采用兩種外殼類型：框架和水通道，用于包住吸熱體并保護它免受天氣的影響和減少熱流失。具有框架的集熱器占市場大多數，約占85%。鋁框架制造鋁框架集熱器的第一步是制作一個框架的邊框或細長的板條。一些制造公司，例如，ViessmannKBB和加拿大的EnerworksInc，將單個金屬片彎曲并用鉚釘將其各個角固定來制作框架。大多數制造公司將四個單獨的邊框相連結。大部分框架使用鋁。大約10%的集熱器由鋼框架制作。SunexNX公司生產的集熱器采用不銹鋼框架。該公司也已經建立了一條新型的、自動的集熱器制造線。只有一小部分制造公司使用木質細條板，專門用于特別屋頂的集熱器。集熱器制造過程中最常見的技術是用鉚釘固定、壓力連結和焊接。一種焊接技術是在SunMaster的SSK27上連續斜口焊接。膠黏劑相對缺少，有時會與其他的過程相結合，例如壓或擰。盡管如此，Termicol公司仍使用膠黏劑。產業部首席官員JulioCastro說道：“我們于2009年6月開始一條底座部件生產的新線路，采用新機器用于粘合框架，包裝并且將部件從一個車間運輸到下一個°”Termicol公司不僅已經安裝了新型機器，而且他們的集熱器設計也是新穎的并且現在安裝了更強的框架。改進的框架也是來自希臘，Calpak-CiceroHellasSA公司的出口部經理EvangelosNikolopoulos說道：“我們采用新的鋁框架設計°”Transsen最近改用1毫米厚的框架，因為“它對于集熱器來說強度更強”。所有集熱器中，超過一半的集熱器，背板要么用膠黏劑連結，要么用膠黏劑結合壓或擰連結。黏合劑粘合的好處是這個過程能夠完全自動化。德國CitrinSolarEnergie-undUmwelttechnikGmbH公司研制了一種自動程序，運用黏合劑將背板粘合到框架。連結背板時其他常用的工藝是利用鉚釘固定和機械壓力。集熱器框架也是如此，鋁是最常用的材料，鋼和塑料也很常見。集熱器外殼的主要功能是能實現良好通風。通風的目的是必須盡可能有效地將冷水滴從集熱器上除掉而不導致熱損失。Transsen、watt和Sunex公司都改進了他們的通風系統。如果太陽能集熱器被用作熱泵的熱源，吸熱體溫度經常能降到周圍的溫度以下產生相當多的冷凝水。因此Schuco公司為它的集熱器制造專門的熱泵系統。所有新型的Sunex集熱器與這種應用相一致。一款高性能且隔熱良好的集熱器集熱器中背板隔熱必須承受極高的停滯溫度。近2/3的集熱器使用礦物棉，其熔點超過1000°C。玻璃棉隔熱板達到400°C時物質是穩定的。它們被用于集熱器的制造材料。Baymak新型集熱器中，背板隔熱從玻璃棉改為礦物棉。PUR（聚氨酯）泡沫具有很低的熱導率。因此，更薄疊層足以提供良好的隔熱效果。然而，傳統PUR的耐溫只能到150C。高溫變體能耐得住200C，但是即使那樣也能使具有藍色吸熱體涂層的集熱器達到極限。由于此種原因，許多公司結合不同類型的隔熱，在吸熱體與PUR泡沫間增加了一層礦物棉。這種結合用于新型Elsol集熱器。EliShilton說道：“我們使用一種專門將PUR和玻璃棉結合的隔熱層。”在新型Magnum集熱器中，Transsen達到了使用三層隔熱材料的程度，一層Kraft紙、一層PUR和一層玻璃棉。航空膠被用作隔熱材料時，集熱器能被制作的很薄。意大利制造公司CostruzioniSolaris.r.l.最近在Verona的Solarexpo展示了一款集熱器，只有4.5厘米，僅是標準集熱器厚度的一半。航空膠耐受溫度達到200°C。PUR隔熱層的厚度從19毫米起，最厚達到25毫米。礦物棉隔熱層可用于30毫米到60毫米的厚度。大部分公司使用厚度在這個范圍內，從40毫米到50毫米。大多數集熱器制造公司使用側面隔熱層(sideinsulation)。墨西哥制造公司SunwaydeMexicoSAdecv是一家致力于側面隔熱層生產的公司。經理JorgeDavila說道：“鋁擠壓框架，我們有更好的隔熱層。”希臘的Nobel、D.Xilinakis&Co公司在他的生產線上正在生產一款Apollon集熱器，其采用側面隔熱方式。大多數集熱器中吸熱體取決于隔熱層并且僅僅被聯集管固定在位置上，該聯集管伸出集熱器。為確保吸熱體安全地固定，KBB公司設計了一款彈簧底座。底座讓吸熱體沿著它的長度膨脹而不用擔心從位置上脫落。不是所有玻璃都是太陽能玻璃一旦把隔熱層放在吸熱體下面，裝入外殼中，接下來要做的就是最后的集熱器生產步驟——安裝玻璃蓋板。1/3的集熱器安裝時使用EPDM(三元乙丙橡膠)密封條密封，并用罩軌按壓。所有集熱器中約2/3的集熱器使用膠粘合的玻璃板。硅膠頻繁被使用，經常結合EPDM密封條一起使用，也使用膠帶。77%的低鐵太陽能玻璃是流行的窗用玻璃材料。這種玻璃有約0.90的太陽透射比。大多數制造公司使用建筑物的太陽能玻璃；透明玻璃是個例外。也有不同類型的建筑物玻璃，TacnurYilmaz說道：“我們將棱柱狀的玻璃改為沙礫狀(sandy-pattern)的低鐵玻璃。”然而，所有集熱器中15%的集熱器使用標準窗玻璃，太陽透射比不足0.88。具有減反涂層并且太陽透射比超過0.94的太陽能玻璃用于集熱器的不足8%。玻璃厚度也存在不同。厚度在3毫米至3.2毫米的玻璃最常被使用，占53%更穩定，但也更重的4毫米玻璃的使用率占集熱器的43%。6毫米厚的玻璃只用于大表面面積的集熱器并且非常罕見。調查中所有公司聲稱他們使用鋼化玻璃(temperedglass)，那好像只是出口東方的制造公司的標準。“鋼化玻璃的使用，在巴西是有差別的°”MarceloMachad。說道。多種集熱器尺寸一款標準的太陽能集熱器面積在2?2.5平方米之間。小型集熱器趨勢：許多公司推出了新型小巧、便攜式產品。SunwaydeMexico擁有一塊新型的1.6平方米板。奧地利的SunWinEnergySystemsGmbH推出了WF13VE2，這是一款屋頂嵌入式集熱器，表面積只有1.27平方米。ESE公司生產的新型OEM集熱器甚至更小。出口部經理ClementCassart說道：“為了與屋頂完全整合，我們推出了一款只有0.5平方米的集熱器。”美國制造公司BubblingSpringsSolar,Inc.也推出了一款相似的產品，但是用途不同。“我們正提供一款迷你型集熱器，為了攜帶使用(小木屋、旅行房車、露營、小帆船、戶外沐浴等)，貿易展示和教學設施。”副總裁LuisaGerasimo說道。小型板的設計與大型板的不同只存在于尺寸上。它的尺寸為50厘米x100厘米。Gerasimo說：“這款產品還未被測試也不容易測試。”接著她又說道：“它運行很好，具有一個6加侖的水箱和簡易的熱虹吸管(thermosiphoning)，我們把它安裝在步梯上而且整個夏天都可以在花園旁邊的房間里洗舒服的熱水澡。”STI公司生產的新型小巧便攜式集熱器0.96平方米，是該產品的近兩倍大。小巧且易攜帶，集熱器在塑料托盤安裝一個單蜿蜒管全銅吸熱體，是理想的單人設備。新型特大號集熱器大尺寸集熱器傳統地被認為是典型的奧地利產品。SikoSolarGmbH公司延伸了它的XL系列等級，包括了一款27平方米集熱器。新型AKSDomaSolartechnikGmbH大尺寸集熱器21平方米。CEOEenstBertsch說道：“2010年我們推出了一款新型大尺寸集熱器系列具有鋁框架和具有木質層壓板的改進型。我們能將光學效率增至87%。這對于平板集熱器系統來說很劃算并且它是研發團隊的一個巨大的成功。”屋頂嵌入式集熱器很有前景Sunwin不是唯一一家介紹屋頂嵌入式集熱器的公司。“我們的集熱器是為了與屋頂融合而設計的，如果它被固定在屋頂上，可使用標準PV固定設施。”EliShilton解釋道。多虧多排選擇，德國WolfGmbH公司的屋頂整合系列可提供大面積屋頂的統一覆蓋。“30臺集熱器可排成一陣列。”技術辦公室主管GerdewanJacobs說道。10臺集熱器一行排成3行，組成最大可能的場地，領地中集熱器之間的空間看不到。Wolf公司也提供改進型，改進型可與PV組件相結合。意大利Cordivaris.r.l公司注重美學，“Cordivari屋頂嵌入式固定到斜屋頂是允許太陽能集熱器安裝到屋瓦的上部，排成一列。為了美學的目的或與美學約束有關的法令需要，”Cordivari稱他