一引言
真空管太陽能集熱器是在平板型太陽能集熱器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型太陽能集熱裝置。按照吸熱體的材料進行分類，真空管可劃分為玻璃吸熱體真空管(或稱為全玻璃真空管)和金屬吸熱體真空管(或稱為玻璃一金屬真空管)兩大類。
為了進一步提高太陽能集熱器運行溫度，拓寬太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，北京市太陽能研究所的科技人員從1986年起著手研制新型真空管太陽能集熱器。當時的指導思想是：選題立足高起點，跟蹤國際新技術(shù)。經(jīng)過國內(nèi)外認真調(diào)研，反復(fù)論證，終于選定了性能優(yōu)越、技術(shù)先進、世界上只有少數(shù)幾個發(fā)達國家能夠制造的熱管式真空管集熱器作為自己的研究對象。
二十多年來，熱管式真空管集熱器的發(fā)展走過了十分艱巨而又不平凡的歷程，先后經(jīng)歷了實驗室研究、中試研究、中試生產(chǎn)、規(guī)?；a(chǎn)、開拓國內(nèi)外市場等幾個不同的階段。“熱管式真空管集熱器項目”一開始就引起國際上的關(guān)注，曾被列為聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)支持下的國際科技合作項目及中德兩國政府間科技合作項目；多次得到國家科技部和國家經(jīng)貿(mào)委(現(xiàn)國家發(fā)改委)的大力支持，曾被列為國家新能源工程技術(shù)研究中心的研究開發(fā)項目及國家技術(shù)改造“雙加”工程項目；還自始至終得到北京市科委和北京市科技研究院的直接指導，曾被列為北京市重點科研項目和北京市科研中試基地項目。
在這二十多年問，我們攻克了一個又一個技術(shù)難關(guān)，取得了10多項國家發(fā)明專利和實用新型專利；我們付出了一次又一次的辛勤勞動，先后榮獲了北京市科技進步一等獎和國家技術(shù)發(fā)明四等獎；我們還及時地將科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，先后建成了北京市真空管太陽能集熱器中試基地和北京桑達太陽能技術(shù)有限公司。目前，“桑普”、“桑達”熱管式真空管及其系列產(chǎn)品，已成為我國太陽能行業(yè)中北京市太陽能研究所有限公司 一何梓年深受廣大用戶歡迎的高科技產(chǎn)品，也已成為國際市
場中極具競爭力的太陽能產(chǎn)品。
二熱管式真空管集熱器的主要發(fā)展階段
回顧熱管式真空管集熱器二十多年的發(fā)展歷程，大致可以分為三個階段：
1第一階段(1986～1991年)
1986年，在聯(lián)合國開發(fā)計劃署的資助下，由中國太陽能學會原理事長、北京市太陽能研究所第一任所長龔堡研究員率團，先后到美國及歐洲許多太陽能公司和研究所進行了深入的考察，全面了解國際上真空管集熱器的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)水平。我們在型式眾多的真空管產(chǎn)品中，決定首先研制熱管式真空管集熱器，因為它具有熱效率高、抗冰凍、啟動快、保溫好、承壓大、耐熱沖擊等許多優(yōu)點。與此同時，我們還選定在太陽能技術(shù)和熱管技術(shù)方面都具有豐富經(jīng)驗的德國道尼爾(Dornier)公司作為科技合作的伙伴。
根據(jù)調(diào)查，荷蘭的飛利浦(Philips)公司歷史上曾生產(chǎn)過世界一流的熱管式真空管集熱器，當時已將該項技術(shù)及其生產(chǎn)線都轉(zhuǎn)讓給加拿大某家公司。鑒于我們首次涉足新型真空管集熱器，因而決定先以飛利浦產(chǎn)品作為我們自己研制的主要目標。
在北京市太陽能研究所原總工程師熊尚義研究員的帶領(lǐng)下，一批科技人員投入了艱苦而有意義的研究工作。這一階段研制的熱管式真空管的外形尺寸為直徑65mm、長度1．5m，吸熱板采用銅材料和電鍍黑鈷選擇性吸收涂層，玻璃與金屬之間的封接采用火封技術(shù)。
作為這一階段的成果，1989年我們研制出第一種型號的熱管式真空管。經(jīng)測試，其熱性能接近飛利浦產(chǎn)品的水平。這一階段工作的完成，使我們在熱管、涂層、封接、真空、測試等各個技術(shù)環(huán)節(jié)都積累了正反兩方面經(jīng)驗，從而為瞄準更高目標并研制更先進的熱管式真空管打下了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
2第二階段(1991～2000年)
根據(jù)在第一階段研制工作中所取得的經(jīng)驗和教訓以及國外真空管集熱器的發(fā)展趨勢，經(jīng)過反復(fù)比較，認真討論，我們決定繼續(xù)對研制的熱管式真空管作幾項重大的技術(shù)改進。這些技術(shù)改進主要包括：
(1)增大真空管外形尺寸，選用直徑lOOmm、長度2m的玻璃管，使相同采光面積的集熱器所需要的真空管數(shù)量減少；
(2)在玻璃與金屬之間的封接工藝方面，用熱壓封技術(shù)代替原來的火封技術(shù)；
(3)以銅鋁復(fù)合太陽條作為吸熱板，用磁控濺射工藝代替原來的化學電鍍工藝來制備選擇性吸收涂層。
這一階段是熱管式真空管集熱器發(fā)展歷程中的一個重要階段。在北京市太陽能研究所第二任所長江希年研究員的帶領(lǐng)下，我們成功地解決或改進了玻璃一金屬熱壓封技術(shù)、磁控濺射選擇性吸收涂層技術(shù)、大直徑薄壁玻璃管深加工技術(shù)、抗凍型熱管制造技術(shù)、金屬吸熱體真空排氣技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，從實驗室研究到中試研究，并建成北京市第一個科研中試基地。在此期間，我們還十分重視中試生產(chǎn)與市場的結(jié)合，把產(chǎn)品及時推向國內(nèi)和國際兩個市場，接受國內(nèi)外用戶的嚴格檢驗，不斷完善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，并在實踐中逐步掌握規(guī)模化生產(chǎn)的成套技術(shù)。
在第二階段開始的幾年中，在全國各地使用熱管式真空管產(chǎn)品安裝了許多大中型太陽能熱水系統(tǒng)和一大批家用太陽能熱水器，還相繼出口歐洲和東南亞，成為極具市場競爭力的太陽能新產(chǎn)品。卓越的產(chǎn)品性能和廣闊的市場潛力顯示出誘人的發(fā)展前景。原國家經(jīng)貿(mào)委選定熱管式真空管項目作為國家技術(shù)改造“雙加”工程重點支持，于1996年建成年產(chǎn)5O萬支真空管規(guī)模的生產(chǎn)線。隨后，北京市太陽能研究所下屬的桑普技術(shù)公司與在歐洲和世界享有盛譽的德國戴姆勒一奔馳宇航(Daimler-Benz Aerospace)公司談判成功，成立了中德合資北京桑達太陽能技術(shù)有限公司，開始了熱管式真空管的規(guī)模化生產(chǎn)。不久，桑達公司還在德國建立了分公司，加速實現(xiàn)了太陽能產(chǎn)業(yè)與國際接軌。
由于熱管式真空管集熱器的成功研制，并及時將科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，北京市太陽能研究所先后榮獲北京市科技進步一等獎和國家技術(shù)發(fā)明四等獎。
我們從不滿足已經(jīng)取得的成績，也永不停止自己的研究開發(fā)工作。根據(jù)理論分析和實驗結(jié)果得知，若將原有的平面吸熱板改成半圓柱面的彎曲吸熱板，可以提高真空管的全天得熱量。經(jīng)國際權(quán)威的瑞士太陽能檢測中心(SPF)的測試結(jié)果證實，半圓柱面吸熱板真空管的年平均熱效率比平面吸熱板高10％～14％。至此，一種新型的熱管式真空管集熱器問世了，尤其適合對熱負荷要求高而集熱器占地面積受到限制的用戶。
為了進一步提高熱管式真空管集熱器的熱性能，我們在繼續(xù)采用“傳熱塊”型集熱器以保持真空管與集管之間“干性連接”的同時，又研制出“直接插入”型集熱器，從而減少了熱管冷凝段與集管之間的傳導熱阻，提高了集熱器的整體熱性能。后來也經(jīng)SPF測試，直接插入型熱管式真空管集熱器的瞬時效率方程的截距為0．7607，達到了國際同類產(chǎn)品的先進水平。
在此期間，我國生產(chǎn)的熱管式真空管集熱器產(chǎn)品通過了歐洲著名的TUV機構(gòu)的質(zhì)量論證，各項技術(shù)指標和性能參數(shù)均達到德國工業(yè)標準DIN 4757，從而取得了在歐洲和世界各地銷售的通行證。產(chǎn)品出口后，在德國、奧地利、日本等國用于太陽能熱水、采暖和空調(diào)，在印度尼西亞用于太陽能泵水，在約旦用于太陽能工業(yè)加熱，在澳大利亞用于太陽能消毒等。
值得指出的是，北京市太陽能研究所還于1999年完成了國家科技部下達的國家“九五”科技攻關(guān)項目，在山東乳山建成了第一套太陽能吸收式空調(diào)及供熱綜合示范系統(tǒng)，采用熱管式真空管集熱器與溴化鋰吸收式制冷機相結(jié)合的技術(shù)方案，具有夏季制冷、冬季采暖、全年提供熱水等多項功能，擴大了太陽能的應(yīng)用范圍，也為我們今后建立更大、更多的太陽能空調(diào)系統(tǒng)提供了有益的經(jīng)驗。
3第三階段(2000年至今)
新世紀一開始，熱管式真空管集熱器的發(fā)展歷程就進入了一個嶄新的階段。上世紀末，鑒于跟我們合作長達十多年的德國宇航公司(初期合作的道尼爾公司已是宇航公司的下屬公司)調(diào)整其自身的經(jīng)營方向，不再繼續(xù)從事太陽能業(yè)務(wù)，故而友好地離開了中德合資企業(yè)。
從這一階段開始，北京桑達公司由合資企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊氋Y企業(yè)。隨著我國科技體制改革的逐步深入，北京市太陽能研究所先后經(jīng)歷了“轉(zhuǎn)制”和“改制”兩大步驟：第一步先由“事業(yè)單位”轉(zhuǎn)制為“企業(yè)單位”，第二步再由“國有企業(yè)” 改制為“股份制企業(yè)”。
自2000年起，在北京市太陽能研究所現(xiàn)任所長、公司董事長兼總經(jīng)理韓建功高級工程師的帶領(lǐng)下，太陽能所及其下屬桑達公司掌管了熱管式真空管集熱器的全部技、工、貿(mào)活動。
我們一如既往地為提高產(chǎn)品質(zhì)量作出努力，始終確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定而可靠，使熱管式真空管集熱器既可經(jīng)受烈日的暴曬，在我國太陽能資源最豐富的西藏地區(qū)照常正常運行，又能經(jīng)受嚴寒的考驗，為我國南極科學考察隊的工作現(xiàn)場提供生活熱水。
我們繼續(xù)研究開發(fā)高性能和不同規(guī)格的真空管產(chǎn)品，既用“干涉法”代替原來的“漸變法”制備磁控濺射選擇性吸收涂層，以進一步提高真空管涂層的性能、穩(wěn)定性和成品率，又研制出直徑為70mm的熱管式真空管，以適應(yīng)不同用戶對家用太陽能熱水系統(tǒng)的需求。
我們十分重視太陽能熱水器與建筑的結(jié)合，研制出各種型式的家用太陽能熱水器和公用太陽能熱水系統(tǒng)，充分發(fā)揮熱管式真空管集熱器的耐凍、承壓、耐熱沖擊等技術(shù)優(yōu)勢，不僅熱管式真空管承壓式
太陽能熱水器獲得了“國家重點新產(chǎn)品”的榮譽，而且在全國各地小區(qū)和單位建成許多公用太陽能熱水系統(tǒng)，以推動太陽能產(chǎn)品盡快進入建筑行業(yè)。
我們?yōu)閷崿F(xiàn)“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”作出貢獻，不僅圓滿完成了“科技奧運”先期的太陽能技術(shù)應(yīng)用示范項目，在太陽能所公司辦公樓建成太陽能空調(diào)、采暖和光伏發(fā)電綜合系統(tǒng)；還在奧運沙灘排球場、北京市體育健身休閑公園、奧運乒乓球館(北京大學體育館)、奧運村低能耗幼兒園等7個場館建成了太陽能熱水系統(tǒng)或太陽能游泳池加熱系統(tǒng)。
我們努力擴大熱管式真空管集熱器的應(yīng)用領(lǐng)域，既為遼寧、江蘇等一些油田建成了太陽能原油加熱系統(tǒng)，以降低冬季輸送原油時的流動阻力，還為造幣廠建成了太陽能工業(yè)加熱系統(tǒng)，以提供硬幣制造過程所需要的工藝熱水。
我們不斷加強太陽能空調(diào)系統(tǒng)的國際合作及推廣應(yīng)用，在國內(nèi)已安裝兩套太陽能空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還分別在德國、日本、美國、印度、韓國和馬來西亞等國家，利用桑達真空管集熱器產(chǎn)品共安裝了不同規(guī)模、不同類型的10套太陽能空調(diào)系統(tǒng)。
我們高度重視出口產(chǎn)品的質(zhì)量，已分別通過歐盟Solar Keymark、美國SRCC、澳大利亞SAI Globe、韓國N&R E．F．、南~BSABS、德國ToV、法國CSTB、班牙ENAC等十幾個國際認證，進一步確保了桑達產(chǎn)品的國際信譽。
我們積極開拓國際市場，努力擴大出口貿(mào)易，產(chǎn)品出口到歐洲、美洲、大洋洲、亞洲、非洲等30多個國家和地區(qū)；出口收入連年增長，2006至2008連續(xù)三年的出口收入分別比上年增長25％、28％、32％，成為我國太陽能熱利用產(chǎn)品出口的主企業(yè)之一。
2008年4月成功召開了桑達國外代理商會議暨太陽能技術(shù)研討會，這是我國太陽能熱水器企業(yè)第一次大規(guī)模的國外代理商會議，來自德國、意大利、西班牙、奧地利、英國、美國、加拿大、澳大利亞、韓國、日本、南非等l8個國家和地區(qū)的專業(yè)人士在北京歡聚一堂，這對于提升“中國制造”太陽能產(chǎn)品在全球的地位起到積極的促進作用。
三結(jié)語
當前，我們非常高興地看到，熱管式真空管集熱器在我國的影響已逐步擴大，聲譽也正在不斷地提高，發(fā)展將更加迅速。科學技術(shù)的發(fā)展是無止境的。我們相信，充分發(fā)揮太陽能高科技產(chǎn)品的優(yōu)越性，熱管式真空管集熱器在我國將會有更快、更大的發(fā)展。
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