国家及行业标准解读之《全玻璃真空太阳集热管》行业标准解读

 背景

（中国太阳能产业资讯 荐）1984 年，清华大学教授、北京清华阳光公司首席科学家殷志强教授发明了铝氮铝选择性吸收涂层，并以该技术为核心研发了双层同轴全玻璃真空太阳集热管及其太阳能热水系统，实现了技术向产品的转化，逐渐形成了太阳能热水器产业。为了保证全玻璃真空太阳集热管的产品质量，促进太阳热水器产业的健康发展，有利于与国际市场接轨，经国家技术监督局批准，于1997 年11 月3 日发布了《全玻璃真空太阳集热管》国家标准（gb/t17049-1997），并于1998 年4 月1 日贯彻实施。本标准由中华人民共和国科学技术部、全国能源基础与管理标准化技术委员会提出。由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源和可再生能源分技术委员会归口。专家主笔为殷志强教授。

重点解读

为了帮助读者更好地了解该标准，现就标准的重要章节作一些解读。

一、关于产品的结构与尺寸引用标准

产品结构：全玻璃真空太阳集热管由具有太阳选择性吸收涂层的内玻璃管和同轴的罩玻璃管构成。内玻璃管一端为封闭的圆顶形状，由罩玻璃管封离端内带吸气剂的支承件支承；另一端与罩玻璃管一端熔封成为环状的开口端。

尺寸说明：按照标准的制定规范，此标准应订为两个标准，一个为热性能与测试方法标准，另一个为产品技术条件标准。但由于规范产品的急需，应是两个标准的内容综合成一个标准，其中包括产品标准的内容。而产品标准原则上对产品的规格尺寸应做出规定。玻璃内管和罩管外径偏大时，对于水在玻璃管中的集热器，水的热容量过大，而内管和罩管的外径偏小时，则有效采光面积过小。1985 年以来，由清华大学推出的玻璃内管和罩管的外径为37和47的设计方案，实践表明效果良好。

无论玻璃罩管与排气管连接收细是呈球面状或锥面状，全玻璃真空太阳集热管的长度确定为从环状开口端至排气封离端玻璃管外径为15mm处的距离，在目前产品长度较乱而且不好测量的情况下，这一方法是较好的方法，它解决了“定量”和“便于测量”两个问题。

二、关于玻璃管材料引用标准

玻璃管材料应采用硼硅玻璃3.3，其性能符合iso3585:1991 要求。

说明：1.玻璃管材料的要求是此标准的重点，有人提出对材料不做规定，显然是不对的。2.玻璃管材料应符合iso3585:1991 硼硅玻璃3.3 和我国这种玻璃的行业标准。由于有和行业标准作为支持，故采用这种玻璃符合标准的制定原则。3.硼硅玻璃3.3 具有耐急冷急热、优良的抗腐蚀性以及高强度等特点，可保证应用过程中的安全，并能和国际市场接轨。

三、关于玻璃管材料的太阳透射比和选择性吸收涂层的太阳吸收比引用标准

玻璃管材料应采用硼硅玻璃3.3，其性能符合iso3585:1991 要求，以及玻璃管太阳透射比子≥0.89（大气质量1.5，即am1.5，按iso9806-1:1994计算）。太阳选择性吸收涂层的太阳吸收比α≥0.86（am1.5）。为了在国际上便于比较，iso9806-1:1994 规定了在am1.5 条件下计算（平均）太阳透射比和（平均）太阳吸收比公式，并在其附录c中给出采用100个等太阳能量间隔的叠加来代替上述积分值，而第99 个和第100 个等太阳能量间隔的中值波长分别为2.4182μm（98.5%太阳辐照度）和3.6371μm（99.5%太阳辐

照度）。我们考察了am1.5 条件与am2 条件，比较起来，am1.5 条件相应的太阳辐射穿过大气的高度角增大，对地球上较多地区更为适合；从太阳辐照度来说，其光谱范围展宽，测量用的分光光度计的波长范围需为0.3μm-4.0μm，但目前世界上一般的紫外—可见—近红外分光光度计的波长长限只到2.5μm（积分球）和3.0μm（镜反射），需要用另一台红外分光光度计来测量3.0μm 以上的单色透射比和单色吸收比，即使有上述两种精度较高的分光光度计，也会由于测量值的衔接而带来误差。经过分析比较，采用过时的am2 条件和当今世界上提倡的am1.5 条件，只缺一个等能量间隔（0.01），其中值波长为3.6371μm，这可以作足够准确的近似处理。采用精度较高的紫外—可见—近红外分光光度计测量六种典型的太阳选择性吸收涂层的单色反射比~波长曲线和两个工厂生产的硼硅玻璃3.3 材料的单色透射比~ 波长曲线，在am2 条件下计算太阳吸收比和太阳透射比，又进行计算处理，得到在am1.5 条件下的太阳吸收比和太阳透射比。结果表明，在am1.5 条件下的太阳吸收比和太阳透射比通常比在am2 条件下低0.01，这可作为本标准中有关的太阳透射比和太阳吸收比指标的允许偏差。

四、关于太阳选择性吸收涂层的半球发射比引用标准

太阳选择性吸收涂层的半球发射比εh≤0.09（80℃±5℃）。将全玻璃真空太阳集热管成品管置于密封的水冷套内，内管中插入由中心主加热器与两侧补偿加热器组成的加热棒，配置相应的加热装置和测温系统，就构成了半球发射比测量装置，在准稳态时，直接测定全玻璃真空太阳集热管吸热体的选择性吸收涂层在温度为80℃±5℃时的半球发射比。

说明：内玻璃管上太阳选择性吸收涂层的半球发射比采用卡计法可以较准确地直接测定。对全玻璃真空太阳集热管热损系数与半球发射比关系的大量实验及研究表明，80℃时半球发射比≤0.09是合理的。

目前，佛山圣哥拉太阳能科技有限公司研发出的热管真空管集合了真空管、平板两种集热器的优点，克服两者的不足，同时采用高效传热的费重力热管技术，使其传热和热交换性能大为提高，是太阳能中高温热利用的必然趋势。

结束语

全玻璃真空太阳集热管是家用太阳热水器太阳能空调采暖工程应用的关键部件，主要用于家用太阳能热水系统、真空管型太阳集热器、各类太阳能热水工程等。太阳能热利用主要是通过全玻璃真空太阳集热管吸收太阳能，将热量贮存在水箱内，热量可以用于生活热水用热、空调和采暖用热。此标准对全玻璃真空太阳集热管产品的空晒性能参数、闷晒太阳辐照量、平均热损系数、真空品质、耐热冲击、耐压、抗机械冲击、太阳透射比、太阳吸收比、结石、节瘤、开口端选择性吸收涂层的明显变浅区、真空集热管的长度偏差、真空集热管的弯曲度、距开口端的罩玻璃管径向Zui大尺寸与Zui小尺寸的比值、真空集热管的封离长度等进行了规范，有利于促进太阳热利用行业健康发展。