韩荣涛:太阳能采暖专用的平板集热器介绍
[演讲嘉宾简介]
韩荣涛,盛拓科集团—金亨新能源创始人 、董事长,在德州学院任客座教授一职,同时担任的社会职务有IMSIA国际金属太阳能产业联盟技术顾问委员会委员、中国建筑学会太阳能建筑材料与构件一体化专业委员会副主任委员等。
韩荣涛,盛拓科集团—金亨新能源创始人 、董事长,在德州学院任客座教授一职,同时担任的社会职务有IMSIA国际金属太阳能产业联盟技术顾问委员会委员、中国建筑学会太阳能建筑材料与构件一体化专业委员会副主任委员等。
太阳能集热器在采暖应用中,首先要解决以下几个问题:
一是一边期望辐照强度特别大,一边担心安装过程中空晒温度高的问题,要求我们设计的平板集热器要具备耐高温的特性;
二是中国幅员辽阔,无论采暖区域还是海拔跨度都比较大,而且,冬季气温低,昼夜温差大,要求对集热器要做低热损的设计。特别是西藏地区,那里的气压非常低,只有0.4个标准大气压,因此,还要对集热器进行气压平衡的设计,否则集热器过去就破掉了;
三是用于采暖的平板集热器,集热系统面积一般较大,而且安装时间比较长,这要求对产品做快速安装设计;
集热系统大面积,同时安装时间长、空晒时间长,也要求集热器有耐高温的设计,这里面不是说简单一句话就能够耐高温,从结构到材料都要进行相应的设计。太阳能采暖项目一般都比较大,刚才大家讲了很多类似的系统,采暖面积七八万平十几万平都有,系统成本非常重要,因此我们在进行产品设计的时候,也要进行低成本设计。刚才黄俊鹏博士讲到太阳能保证率的问题,有的地区太阳能保证率越高越好,这个时候对产品的要求就是高性能,性能提升集热器系统面积就会相对减少,成本能就可以降低。
对于太阳能采暖来说,昼夜温差比较大,工作的极限温差也比较大,现在的集热器朝着大尺寸发展,对于膨胀要求比较高,要进行抗大膨胀的设计。昼夜温差大还极易产生水汽,我们不足以满足采暖集热器的要求,要进行防水汽设计。
针对以上问题我介绍三款由金亨自主研发和生产的采暖专用平板型集热器产品。
一、STC500是高寒地区采暖专用的平板集热器。零下10度的环境里输出温度70摄氏度,80度温差,一平米输入518W的功率,热损只有2.76W。刚才我看了报告,这个2.76W在国内已经达到相当低的热损水平。该款集热器适用于西藏、新疆、青海、内蒙以及东北三省。
我国的寒冷地区,是指冬季降雪并持续结冰的地区,这种环境对集热器性能的要求很高,STC500正好符合这种要求。它有几下几个特点,首先是尺寸大,保证有效面积的发挥。低热损、高性能、高透、高原气压平衡、环境导流槽、自动融雪,不能因为冬天下雪这个采暖系统就不能用了。
二、大面积区域供热大平板集热器EFPC115—U。这款产品刚刚在西藏进行了测试,我今天带来一些刚刚完成实测的数据与大家分享。该款集热器在环境温度为5摄氏度的条件下可输出60摄氏度,55度的温差,达到600W每平的输出功率。
这是3月31号到4月27号连续测试的温差数据分析,横轴基于进口出平均温度的归一化温差,纵轴是损失效率曲线。我们归一化温差的效率是80.1%到2.8%,已经超出了集热器设计指标。这里有三组数据,其中最后一组工作温度78—83摄氏度。
我向大家解释一下,这个地区气压低,水的沸点是83摄氏度,所以我们得到最后这组数据的时候,集热器水箱里的水达到了沸腾的状态。它的效率输出还在60%左右,效率非常高。EFPC115—U适用于大面积区域供热,清洁能源采暖、跨季节蓄热或者工业取暖的项目。
我们对EFPC115—U型集热器做了技术、设计和材料的创新。尺寸是5030×2270,这是一个常规的型号。我们最大可以做到6030×2270,采用EVS流道设计,保温系统优化、高透、环境导流槽。安装便捷,充分考虑了系统在现场安装的难度,我们这个集热器自带支架,现场不需要支管路。
这款集热器大大节省了安装成本。小的平板集热器里用的材料,大平板集热器里都不用,只用几个接头。这张单位面积成本差异的计算中,大约一平米差了300百元(不包含集热器成本)。我们这个核算是按照1万平米核算的,一万平米就差了300万元,这在大面积安装平板集热器时,成本就非常高了。
三、户用采暖平板集热器HHC600。在5摄氏度的环境温度输出45摄氏度,40度的温,一平米输出的功率为658W。这款集热器的设计效率81%,热损是3.8。该款集热器主要用来北方农村户用采暖系统,主要围绕着26+2城市,京津冀以及汾渭平原。它非常适合于跟屋顶结合进行清洁供暖。单台集热器的尺寸是95×1000×6000,达到6米轮廓集热器面积。
金亨采暖专用平板型集热器产品就介绍到这里。
金亨新能源简介
公司创建于2009年,核心团队都是80后,公司专门致力于高性能太阳能集热器的研发、生产和应用。最近几年每年保持接近翻番的速度增长,2011—2018年连续复合增长率38.5%。创业之初,公司就专注于核心技术的研发,我们的设备也是自己研发。产值不断增加,从2011年74万元到2018年13441万。
在2019年3月,国外研究机构发布2018全球平板集热器生产企业产量排名榜单中,金亨产量位列全球前三。
金亨的核心技术团队包括工程技术部、产品技术部、工业4.0技术部和生产技术部。
工程技术部的职能是对工程现场的项目进行指导和协助,并帮助我们的客户或者项目顺利交付。
工业4.0技术部负责生产设备研发。我们所有的生产设备全部是自己开发的,我们专门建立了一个研发团队,最新的生产设备是40秒一台,目前正在安装。生产技术部主要负责生产过程中的工艺和设备优化。
工业4.0技术部加快了生产线进步的速度。最早的是2.5分钟,接下来是1.5分钟,现在大部分在用的是55秒,我们正在开发的是40秒一台。解释一下55秒一台的生产线整条线40个人,40秒一台的这个生产线整条线只有一个质检员,基本达到无人化生产。
产品技术部是进行一些新产品的开发,像刚才我讲到的三款产品都是这个部门完成的。产品开发过程中非常注重理论分析和实验验证,我们用有限元的方法解决我们开发中碰到的所有的问题。我们开发的时候不是说有了想法去做一个样机或者直接验证一下,而是先用有限元建立模型、分析计算、优化我们的设计结果。这个结果优化完成以后,直到最优,最后做一台产品进行验证。今年开始加强了检测的手段,我们正在组建我们的集热器测试平台,这样我们的所有的实验数据都能自己检测了。另外也大量的应用了仿真的计算方法和数据处理方法,这样让我们后端的集热器测试数据处理事半功倍。
《平板型太阳能集热器原理与应用》是我们技术团队写了一本书,被纳入普通高等教育“十三五”的规划教材。这本教材目前在德州学院已经用了,我本人也在德州学院做客座教授,来带大三的学生。
金亨新能源从2009年创业到现在,一直在经营平板集热器,我们后面的战略也是一直沿着这条路走下去,我们的思路是,专注的把平板集热器做好,集中精力做这一个产品。虽然我们在系统研究上下了一些工夫,是为了更好的帮助到我们后端的应用。像刚才俊鹏也说到了中国的产品企业在系统方面考虑的总是欠缺了一些,当然这也是我们大家应该努力的。我希望我们金亨在这些方面做的更好一些,为行业多做一些工作,把平板集热器做的更精、更专、更强。我们的真空管产品在国际上来说是有一些优势的,是因为我们国家的经济发展特色决定的,因为最早的太阳能的光能应用是平板集热器,我们金亨太阳能希望借助太阳能采暖的机会,把平板集热器这个事情做透。
宋红卫是我们金亨的总经理,他的手机号码是133 1060 0288 大家有相关业务可以联系他。谢谢大家!
注:以上内容根据2019年5月6嘉宾在中国建筑金属结构协会清洁供热分会(筹)组织的“中国国际暖通高峰论坛—太阳能采暖论坛”的发言速记整理。
(LLX编辑)