在追求綠色低碳、可持續發展的時代浪潮中，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，正以前所未有的方式融入我們的日常生活。其中，太陽能空氣集熱器以其結構簡單、成本較低、無需復雜傳熱工質、直接加熱空氣等優點，在建筑采暖、農業干燥、工業預熱等領域展現出獨特潛力。我們有幸拜訪了一位畢生致力于太陽能熱利用研究的八旬老專家，聆聽他關于太陽能空氣集熱器技術，特別是其核心性能評估環節——空氣分析測試的深入見解。
老專家精神矍鑠，談起太陽能技術，眼中閃爍著熱忱的光芒。他首先為我們厘清了概念：『太陽能空氣集熱器，顧名思義，就是利用太陽輻射能來加熱空氣的裝置。它不像常見的水系統集熱器那樣加熱液體，而是讓空氣流經一個被太陽曬熱的吸熱板或通道，從而獲得升溫后的熱空氣。』這種直接性，避免了中間換熱損失，尤其適合對空氣質量要求不高、只需熱風的場合。
如何科學地評價一個集熱器的優劣？性能是否達標？效率幾何？老專家指出，關鍵在于嚴謹的『空氣分析測試』。這并非簡單的溫度測量，而是一套系統的工程。
『測試的核心，』老專家強調，『在于準確獲取進出集熱器的空氣狀態參數。』這主要包括：
- 溫度：進口與出口的空氣干球溫度是計算溫升和顯熱得熱的基礎。需要高精度、響應快的溫度傳感器，并考慮在氣流截面上的多點布置，以獲得平均溫度。
- 流量：空氣的體積流量或質量流量至關重要。熱功率等于比熱容、質量流量與溫升的乘積。流量測不準，效率計算全盤皆誤。常用的測試方法有孔板流量計、熱線風速儀或在標準風洞中校準。
- 濕度：對于某些應用（如干燥），空氣的含濕量變化也需要監測，這涉及濕球溫度或濕度傳感器的使用。
除了空氣側參數，環境與太陽輻照數據是測試的基準：
- 太陽總輻照度：使用一級標準或二級標準太陽總輻射表，精準測量投射到集熱器采光面上的太陽輻射功率（單位：W/m2）。這是計算集熱器熱效率分母的關鍵。
- 環境溫度與風速：它們直接影響集熱器的熱損失，必須在測試中同步記錄。
『將這些數據同步采集起來，』老專家一邊在紙上勾勒出數據采集系統的框圖一邊說，『我們就可以進行關鍵的性能計算了。最重要的指標是瞬時效率曲線。』 即在不同運行工況（不同進口溫度、不同輻照度）下，集熱器有效得熱量與入射太陽輻照量的比值。一條典型的效率曲線可以擬合為 η = F' (τα) - F' UL * (Tin - Tamb)/G，其中F'(τα)是有效透射吸收乘積，F'UL是熱損失系數。通過測試數據回歸分析，就能得到這兩個關鍵設計參數。
老專家話鋒一轉，談及測試中的挑戰與心得：『測試要模擬真實但穩定的工況。空氣流量需穩定可控，太陽輻照最好在穩態階段進行測試，或者采用瞬態測試方法進行數據修正。集熱器內部空氣流動的均勻性、進出口的混合程度，都會影響測試結果的代表性。我們當年做測試，一個數據點往往要反復驗證多次。』
談到這項技術的老專家充滿期待：『太陽能空氣集熱器技術已很成熟，但通過與建筑墻體結合（如Trombe墻）、與相變材料結合儲熱、優化流道設計降低風機功耗等方面，仍有創新空間。而可靠的空氣分析測試，是所有這些創新的“試金石”和“導航儀”。它能讓設計從經驗走向科學，讓產品從粗糙走向精密。』
老專家望著窗外的陽光，深情地說：『太陽能是大自然的饋贈。用科技捕捉一縷陽光，溫暖一片空間，干燥一批糧食，減少一份碳排放，這就是我們工作的意義。太陽能空氣集熱器或許不那么起眼，但它實實在在，就像這陽光一樣，默默地為更可持續的生活貢獻著熱量。希望年輕人能繼續深耕，讓這份溫暖傳遞得更廣、更高效。』
此次訪談，不僅讓我們領略了太陽能空氣集熱器技術的精髓，更深刻體會到嚴謹的工程測試在技術創新中的基石作用。在老專家身上，我們看到了科學家的執著與匠心，也看到了綠色能源未來那清晰而溫暖的路徑。用陽光溫暖生活，不僅是一句口號，更是一代代科研工作者用智慧與汗水踐行的承諾。
