Noyau de panneau absorbant solaire : le cœur efficace des capteurs plans

À l'intérieur du capteur solaire plan se trouve un composant essentiel qui détermine les performances de l'ensemble du système : la plaque absorbante. Cette plaque métallique, généralement bleu foncé, est le cœur de la conversion solaire thermique. Ses performances déterminent directement l'efficacité, la durée de vie et la fiabilité du capteur. Cet article analyse en profondeur la conception de la structure, la technologie des matériaux, l'indice de performance et leur impact clé sur l'efficacité du système.

I. Fonction et statut : pourquoi le conseil d’administration est-il si important ?

Le noyau du panneau d'absorption remplit trois missions principales : 

1. Maximiser la capture de l'énergie solaire : Absorber l'énergie du rayonnement solaire grâce à un revêtement de surface spécial 

2. Conversion efficace de l'énergie thermique : l'énergie lumineuse est convertie en énergie thermique et transférée au fluide caloporteur

3. Minimiser les pertes de chaleur : Réduisez les pertes de chaleur grâce à la conception structurelle et au choix des matériaux

Les performances du panneau central déterminent directement la courbe d’efficacité instantanée et la chaleur totale du capteur, et constituent un facteur clé affectant le retour sur investissement du système.

 

II. Structure de base et principe de fonctionnement

Le noyau d'absorbeur moderne à haute efficacité adopte généralement une structure composite stratifiée :

1. Couche de film absorbant la chaleur (couche supérieure 

Technologie de pulvérisation cathodique magnétron pour la préparation d'un revêtement absorbant sélectif

Taux d'absorption α > 0,95, émissivité ε < 0,05 

Il a une forte résistance aux intempéries et peut résister à des températures supérieures à 200 ℃ 

2. Système de canaux d'écoulement (couche intermédiaire 

Il est formé par soudage laser de tubes/bandes de cuivre ou de tubes/bandes d'aluminium 

La conception du canal d'écoulement optimise l'efficacité du transfert de chaleur et la résistance à l'écoulement 

L'espacement et le diamètre des tuyaux ont été optimisés grâce à des calculs thermodynamiques 

3. Matériau du substrat (couche inférieure) 

Les plaques en alliage d'aluminium 1060 ou 3003 sont couramment utilisées 

L'épaisseur est généralement de 0,3 à 0,5 mm 

Il a une bonne conductivité thermique et une bonne résistance à la corrosion 

Processus de travail : Lumière du soleil → Revêtement d'absorption sélective → Énergie thermique → Substrat → Canal d'écoulement → Milieu de transfert de chaleur

 

III. Paramètres techniques clés et indicateurs de performance

1. Performances optiques 

Taux d'absorption : > 0,95 (spectre standard AM1,5) 

Émissivité : < 0,05 (à 80℃) 

2. Performances thermiques 

Efficacité du transfert de chaleur : > 0,78 (dans des conditions de température critiques) 

Coefficient de perte de chaleur : < 3,5 W/m²K 

3. Propriétés mécaniques 

Capacité de résistance à la pression : ≥ 1,0 MPa 

Force de liaison : ≥ 30 N/cm² 

Cycle de résistance à la fatigue : > 5000 cycles thermiques

 

IV. Comparaison des types de technologies grand public

1. Structure de la plaque tubulaire (courant dominant) 

Structure tube-plaque de cuivre : soudage par ultrasons ou soudage laser

Structure tube cuivre - plaque aluminium : Utilisation de procédés composites laminés à chaud ou composites explosifs 

Structure tube aluminium - plaque aluminium : Entièrement soudée en aluminium, avec un coût relativement faible 

2. Structure tubulaire serpentine 

Cintrage et formage d'un seul tube métallique 

La résistance au flux est faible, mais l'efficacité est légèrement inférieure 

3. Structure du panneau en relief 

Le patin est pressé sur la plaque métallique à travers un moule 

Son coût est faible mais sa résistance à la pression est faible. 

4. Tableau de comparaison des performances 

Type, efficacité thermique, capacité de charge, coût, scénarios applicables

Tube en cuivre - hauteur de la plaque de cuivre (0,78-0,82) hauteur (1,0 MPa) ingénierie haut de gamme

Tube en cuivre - plaque en aluminium hauteur moyenne (0,75-0,78) hauteur moyenne (0,8 MPa) ingénierie générale

Structure entièrement en aluminium moyenne (0,70-0,75) moyenne (0,6 MPa) faible système domestique

V. Processus de fabrication et contrôle qualité

1. Procédé de soudage 

Soudage laser : haute précision, petite zone affectée thermiquement 

Soudage par ultrasons : Pas de profondeur de pénétration, pas de déformation 

Laminage à chaud : force de liaison élevée 

2. Processus de revêtement 

Pulvérisation magnétron : les meilleures performances, mais un coût élevé 

Anodisation : Bonne résistance aux intempéries, efficacité moyenne 

Traitement de galvanoplastie : progressivement abandonné 

3. Contrôle qualité 

Détection de fuites par spectrométrie de masse à l'hélium : garantir l'étanchéité des soudures 

Test de performance thermique : Courbe d'efficacité mesurée 

Tests de durabilité : tests de chaleur humide et de brouillard salin 

Vi. Scénarios d'application et guide de sélection

1. Système d'eau chaude sanitaire 

Recommandation : Structure tube cuivre - plaque aluminium 

Superficie : 2 à 4 mètres carrés 

Applicable aux familles de 3 à 5 personnes 

2. Ingénierie du système d'eau chaude 

Recommandation : Structure tube cuivre - plaque cuivre 

Superficie : 20 à 200 mètres carrés 

Applicable : Hôtels, écoles, usines 

3. Système de chauffage 

Recommandation : Tube en cuivre à haute efficacité - structure en plaque de cuivre 

Exigence : Haute efficacité dans des conditions de travail à basse température 

4. Utilisation de la chaleur industrielle 

Recommandation : Structure spéciale en acier inoxydable 

Exigences : Résistant aux hautes températures et à la corrosion

 

Vii. Maintenance et cycle de vie

1. Exigences normales d'entretien 

Vérifiez la valeur du pH du système chaque année 

Vérifiez la concentration d'antigel tous les 2 à 3 ans 

Effectuer des tests de pression du système tous les cinq ans 

2. Espérance de vie 

Tube en cuivre de haute qualité - structure en plaque de cuivre : plus de 20 ans 

Structure tube cuivre - plaque aluminium : 15-20 ans 

Structure tout aluminium : 10 à 15 ans

 

Viii. Tendances du développement technologique

1. Innovation matérielle 

Matériaux de nano-revêtement : améliorent le taux d'absorption sélective 

Matériau de substrat composite : améliore la conduction thermique et réduit le poids 

2. Optimisation structurelle 

Conception à microcanaux : améliore l'efficacité du transfert de chaleur 

Conception de canaux 3D : Optimisation de la distribution du flux 

3. Fabrication intelligente 

Ligne de production de soudage automatisée 

Inspection qualité par vision industrielle 

Conclusion

En tant que composant central des capteurs solaires plats, le niveau technique et la qualité de fabrication du noyau de la plaque d'absorption déterminent directement les performances de l'ensemble du système. Avec les progrès de la science des matériaux et de la technologie de fabrication, les noyaux des panneaux d’absorption modernes évoluent vers une efficacité plus élevée, une durée de vie plus longue et un coût inférieur. 

Lors du choix d'un capteur plan, une compréhension approfondie des détails techniques et du niveau de traitement de son cœur – le noyau de la plaque d'absorption – est essentielle pour garantir un fonctionnement efficace à long terme du système. Investir dans des noyaux de plaques d'absorption performants et de haute qualité permet non seulement un gain de chaleur accru et un retour sur investissement plus rapide, mais aussi la garantie d'un fonctionnement fiable pendant des décennies. 

Avec l'avancement de l'objectif de neutralité carbone et l'accélération de la transition énergétique, la technologie de base des panneaux d'absorption efficace et fiable continuera de jouer un rôle crucial dans le domaine de l'utilisation de l'énergie solaire thermique, en fournissant un soutien technique de base pour la conservation de l'énergie des bâtiments et la substitution thermique industrielle.