太陽光吸収パネルコア: 平板集熱器の効率的な「心臓部」

平面型太陽熱集熱器の内部には、システム全体の性能を決定づける中核部品である吸収板があります。この金属板は、通常濃い青色をしており、太陽熱変換の「心臓部」です。その性能は、集熱器の効率、寿命、信頼性に直接影響を及ぼします。本稿では、構造設計、材料技術、性能指標、そしてシステム効率への重要な影響について深く分析します。

I. 機能とステータス: コア ボードはなぜそれほど重要なのか?

吸収理事会コアは、3 つの主要なミッションを遂行します。 

1. 太陽エネルギーの吸収を最大化: 特殊な表面コーティングにより太陽放射エネルギーを吸収 

2. 熱エネルギーの効率的な変換：光エネルギーは熱エネルギーに変換され、熱伝達媒体に伝達されます。

3. 熱損失を最小限に抑える: 構造設計と材料の選択により熱損失を低減する

コアボードの性能は、コレクターの瞬間効率曲線と総熱量を直接決定し、システムの投資収益率に影響を与える重要な要素となります。

 

II. コア構造と動作原理

現代の高効率吸収コアは通常、積層複合構造を採用しています。

1. 熱吸収フィルム層（上層 

選択吸収コーティングの作製におけるマグネトロンスパッタリング技術

吸収率α > 0.95、放射率ε < 0.05 

耐候性に優れ、200℃以上の温度にも耐えられます。 

2. 流路システム（中間層 

銅管/銅ストリップまたはアルミニウム管/アルミニウムストリップのレーザー溶接によって形成されます 

流路設計により熱伝達効率と流動抵抗を最適化 

パイプの間隔と直径は熱力学計算によって最適化されている 

3. 基板材料（下層） 

一般的に使用されるのは1060または3003アルミニウム合金板です。 

厚さは通常0.3～0.5mm 

優れた熱伝導性と耐腐食性を備えています 

動作プロセス：太陽光 → 選択吸収コーティング → 熱エネルギー → 基板 → 流路 → 熱伝達媒体

 

iii. 主要な技術パラメータとパフォーマンス指標

1. 光学性能 

吸収率: > 0.95 (AM1.5 標準スペクトル) 

放射率: < 0.05 (80℃) 

2. 熱性能 

熱伝達効率: > 0.78 (臨界温度条件下で) 

熱損失係数: < 3.5W/m²K 

3. 機械的性質 

耐圧能力：≥1.0MPa 

接着強度: ≥30N/cm² 

耐疲労サイクル: > 5000 熱サイクル

 

IV. 主流技術の種類の比較

1. 管板構造（主流） 

銅管-銅板構造：超音波溶接またはレーザー溶接

銅管-アルミ板構造：熱間圧延複合材または爆発複合材プロセスを利用 

アルミチューブ-アルミプレート構造：全アルミ溶接で比較的低コスト 

2. 蛇行管構造 

金属パイプの曲げ加工と成形 

流動抵抗は小さいが、効率はわずかに低い 

3. エンボスパネル構造 

ランナーは金型を通して金属板に押し付けられる 

コストは低いが、耐圧性が低い 

4. パフォーマンス比較表 

タイプ、熱効率、耐圧、コスト、適用シナリオ

銅管 - 銅板高さ（0.78-0.82）高さ（1.0MPa）ハイエンドエンジニアリング

銅管 - アルミ板 中厚（0.75-0.78）中厚（0.8MPa）一般工学

オールアルミ構造 中（0.70-0.75）中（0.6MPa）低家庭用システム

V. 製造工程と品質管理

1.溶接工程 

レーザー溶接：高精度、小さな熱影響部 

超音波溶接：浸透深度なし、変形なし 

熱間圧延積層：高い接着強度 

2.コーティング工程 

マグネトロンスパッタリング：最高の性能だが高コスト 

陽極酸化処理：耐候性良好、効率中程度 

電気めっき処理：段階的に廃止 

3. 品質検査 

ヘリウム質量分析リーク検出：溶接シーリングの確保 

熱性能試験：測定された効率曲線 

耐久性試験：高温多湿および塩水噴霧試験 

6. アプリケーションシナリオと選択ガイド

1. 家庭用給湯システム 

推奨：銅管-アルミ板構造 

面積: 2～4平方メートル 

3～5人家族向け 

2. 給湯システムのエンジニアリング 

推奨：銅管-銅板構造 

面積：20～200平方メートル 

適用場所: ホテル、学校、工場 

3. 暖房システム 

推奨：高効率銅管-銅板構造 

要件: 低温作業条件における高効率 

4. 産業用熱利用 

推奨事項：特殊ステンレス鋼構造 

要件: 耐高温性と耐腐食性

 

メンテナンスとライフサイクル

1. 通常のメンテナンス要件 

システムのpH値を毎年チェックする 

2～3年ごとに不凍液の濃度を確認してください 

5年ごとにシステム圧力テストを実施する 

2. 平均寿命 

高品質の銅管 - 銅板構造：20年以上 

銅管-アルミ板構造：15～20年 

オールアルミ構造：10～15年

 

Viii. 技術開発の動向

1. 素材の革新 

ナノコーティング材：選択吸収率を向上 

複合基板材料：熱伝導性を高め、軽量化を実現 

2. 構造最適化 

マイクロチャネル設計：熱伝達効率の向上 

3Dチャネル設計：流れ分布の最適化 

3. インテリジェント製造 

自動溶接生産ライン 

マシンビジョンによる品質検査 

結論

平板型太陽熱集熱器の中核部品である吸熱板コアの技術レベルと製造品質は、システム全体の性能を直接左右します。材料科学と製造技術の進歩に伴い、現代の吸熱板コアは、より高い効率、より長い寿命、そしてより低いコストへと進化しています。 

平板型集熱器を選定する際には、その「心臓部」である吸熱板コアの技術的詳細と製造工程を徹底的に理解することが、システムの長期的な効率的な運用を保証する鍵となります。高品質で効率的な吸熱板コアへの投資は、より高い熱取得とより迅速な投資回収を実現するだけでなく、数十年にわたる信頼性の高いサービスを保証します。 

カーボンニュートラル目標の推進とエネルギー転換の加速に伴い、効率的で信頼性の高い吸収ボードコア技術は、太陽熱利用の分野で引き続き重要な役割を果たし、建物の省エネと産業熱代替の中核技術サポートを提供します。