平板集热器水雾现象怎么解决？

0引言 

       平板太阳能集热器（以下简称“平板集热器”）接收太阳辐射最多、技术最成熟、成本最低廉和不需跟踪的特点契合了太阳能分散性强、能流密度低和不稳定的特性，是解决人类最大量的低中温热能消耗的最有效的器件之一，其坚固可靠的板状结构便于与建筑结合，其成为太阳能热利用赖以支撑的技术和硬件。

国家已明确将太阳能光热利用纳入“十三五”发展规划，8亿平方米保有量的目标给行业提供了绝佳机遇，但面对行业存在的创新驱动乏力，技术发展停滞不前，特别是平板集热器低价竞争严重、质量寿命难以保证的局面，共同思考平板集热器技术发展路线，先谋后战，夯实太阳能热利用的技术和产业基础，就是一个刻不容缓的课题。

1平板集热器问题的剖析

1.1平板集热器的水雾现象

平板集热器是太阳能热利用行业最有成效的产品之一，特别是在发达国家，其热工理论和产品评价方法趋于完善，产品构成材料、抗内部高温高压影响和吸热板结构都有很大进步，市场应用份额高达90%。但抗雨水渗透存在不足，作为集热器的围护腔体存在不同程度的渗水、吸潮和排湿不好等情况。一个最普遍最直观的表象就是水雾，如图1、图2和图3所示。

水雾是什么？为什么会有水雾？怎么去除水雾？由表及里，追本溯源，探究平板集热器根本性的问题。 
 
人们经常在居室窗户上见到水雾，这是室内水汽遇到冰冷的玻璃凝结为水珠后的结果，从机理上讲是玻璃温度低于水汽分压所对应的饱和温度（称为露点温度）时出现的凝结现象（结露），所以寒冷天气或者早晚最为多见。其原因都是房间空气里有水分。湿度大水分多，湿度小水分少，当气温18℃，相对湿度40%时，含湿量（d）为5g/kg（干空气）；而相对湿度80%时，含湿量为11g/kg 
（干空气），可见含湿量增加了1倍。

平板集热器有水雾也是同样的道理，平板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。在太阳照射平板集热器时，平板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平板集热器水雾的实质

水雾是人们对平板集热器好坏的最直观印象，也是平板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平板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平板集热器阵列位于甘肃省金昌市金川区，里面的片片平板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。这里摘贴几个代表性图片，如图4所示。 
 
2结语 
水雾现象及其带来的问题是严重的，这是外因和内因叠加的结果，外因是环境的阴晴雨雪，狂风暴雨，温湿度的高低变化，大气中有害物质，特别是PM2.5和细尘的侵袭，使平板集热器腔体内部在不同程度上成为了酸碱盐雾侵袭的对象；内因要从平板集热器自身的结构和材料去寻找。平板集热器是太阳能领域的主导产品之一，水雾的出现，严重影响了平板集热器的热性能和寿命。

最终发现，影响水雾内因主要是保温材料含水吸湿过大、产品密闭不严和排气效果差等三个方面。这些问题还需要行业专家与生产厂家共同去攻克技术上的难关，更好地解决平板集热器的水雾及腐蚀问题，生产出优质的平板太阳能产品，以回馈广大的用户。