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太阳能热水器的集热材料

太阳能热水器太阳主要以电磁辐射的形式给地球带来光与热。太阳辐射波长主要分布在0.25～ 2.5μm范围内。从光热效应来讲，太阳光谱中的红外波段直接产生热效应，而绝大部分光不能直接产生热量。我们感觉在---的阳光下的温暖和炎热，主要是衣服和皮肤吸收太阳光线，从而产生光热转换的缘故。从物理角度来讲，黑色意味着光线几乎全部被吸收，吸收的光能即转化为热能。因此为了较大限度地实现太阳能的光热转换，似乎用黑色的涂层材料就可满足了，不锈钢平板太阳能热水器，但实际情况并非如此。太阳能热水器这主要是材料本身还有一个热辐射问题。从---物理的理论可知，辐射的波长范围在2～ 100μm之间，辐射的强度分布只与温度和波长有关，辐射强度的峰值对应的波长在10μm附近[3]。由此可见，太阳光谱的波长分布范围基本上与热辐射不重叠，因此要实现的太阳能热转换，所采用的材料必须满---下两个条件:在太阳光谱内吸收光线程度高，即有尽量高的吸收率α;在热辐射波长范围内有尽可能低的辐射损失，即有尽可能低的发射率γ。

一般来说，对同---长太阳能热水器而言，材料的吸收率和发射率有同样的数值，即吸收率高则相应的发射率也高。但吸收率α与反射率γ及透射率t满足如下关系:α+γ+ t= 1。对于不透明材料由于t= 0，则α+γ= 1。而对于黑色物体来说，γ= 0，太阳能热水器工程，则α= 1。根据以上讨论可知，有效的太阳能光热转换材料是在太阳光谱范围内，即λ< 2.5μm，有α≈ 1(即γ≈ 0);而在λ>; 2μm，即热辐射波长范围内，有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0)，一般将具备这一特性的涂层材料称为选择性吸收材料。

如不完全满足太阳能热水器以上条件，在热辐射波长范围内ε值较大，尽管太阳光谱α≈ 1，仍有很大的热辐射损失，这类材料通常称为非选择性涂层材料。所有选择性吸收涂层的构造基本---为两个部分:红外反射底层(铜、铝等高红外反射比金属)和太阳光谱吸收层(金属化合物或金属复合材料)。吸收涂层在太阳光波峰值波长(0.5μm)附近产生---的吸收，在红外波段则自由透过，并借助于底层的高红外反射特性构成选择性涂层。

在聚光方面，由于日光波长覆盖范围大，---用的反射镜或折射镜的高反射率或高透射率波长应覆盖300～ 2500nm，太阳能热水器价格，因而镜面---的纳米涂层，从室内保温涂层到太阳镜上的防反涂层等，这些技术将集热器的效率提高了近5%。从近众多的纳米技术的研究成果来看，玻璃涂层将获得长足的发展。预计涂层未来的研发方向主要有以下几个方面:---的户外寿命(抗风、防灰尘吸附等);高太阳光反射率(反射波长覆盖300～ 2500nm);---的抗机械应力特性，以适应对反射镜面的定期清洗;耐腐蚀性(< 0.15%，与镀银镜面耐腐蚀性相当)。在吸热方面，太阳能一次吸热(指直接从阳光获取热能)材料主要有金属、塑料、玻璃等，但实际使用的几乎全是金属。

太阳能热水器按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料、氯化锂、硅胶、水等，---使用得比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。