复合抛物面太阳能聚光器系统
摘要：阐述了复合抛物面太阳能聚光器的结构及设计原理和光学性质，简单的介绍了槽式抛物面太阳能聚光器和传统复合抛物面太阳能聚光器（CPC）的设计结构原理及其优缺点。主要介绍了复合抛物面太阳能聚光器的设计方法和设计结构的参数计算，通过Tracepro光学设计软件对传统复合抛物面太阳能聚光器和复合抛物面太阳能聚光器的建模、光线追迹以及福照度分析，比较出复合抛物面太阳能聚光器的效率高于传统复合抛物面太阳能，设计方法及原理可行。
关键词：复合抛物面太阳能聚光器、Tracepro、光线追迹
一、复合抛物面太阳能聚光器的结构阐述
一种复合抛物面太阳能聚光器（CPC），主要由真空玻璃集热管、聚光器和必要的支架组成。上述复合抛物面太阳能聚光器即指聚光器，复合抛物面太阳能聚光器的端面截交线为一轴对称的“U”型结构，其对称轴的左右两边由圆的一段渐开线与一段抛物线经平滑过渡连接而成，所述圆的渐开线是以集热管的端面圆做为基圆展开的，所述抛物线为两条焦点重合且其对称轴均与“U”型复合抛物面聚光器的对称轴成夹角θmax的抛物线的一部分，集热管的端面圆即渐开线的基圆的圆心与两条抛物线的焦点重合，这样的结构使得两条抛物线的对称轴之间的夹角范围正是复合抛物面太阳能集热器的最大接收角度。如图一：
由几何光学[1]知平行于抛物线对称轴入射的平行光经抛物线面反射后的反射光完全汇聚于抛物线的几何焦点上，而当入射光以一定角度入射时，经抛物面反射后的光与其对称轴的交点都将远离焦点。由于存在ICC太阳能集热器[2]，其聚光器的截线为圆的渐开线，运用的正是渐开线的这一性质——不论光以什么角度（0<θ<π)入射到渐开线上都能被渐开线反射后照射到此渐开线的基圆上。所述θmax即为复合抛物面太阳能聚光器的最大接收半角，当与复合抛物面太阳能聚光器的对称轴的夹角小于等于θmax的入射光都将被反射到真空玻璃集热管上产生有效的热量，而大于此角度的入射光都不能在真空玻璃集热管上产生有效的热量。
二、模型的理论建立
1、对一般聚光器的叙述
[3][4]描述了一种槽式抛物面太阳能聚焦集热器——PTC。PTC主要由抛物柱面反射聚光板和真空集热管以及一些必要的支架组成。其中集热管的轴线与抛物面反射聚光器的焦线重合，根据[1]当太阳光直射到抛物面反射聚光器上时，经抛物面反射聚光器反射后的光线会被聚焦到真空集热管上，真空集热管的外管为耐高温的高透射率的玻璃管，内管为表面涂有选择性吸收材料的铜管或者钢管，当光通过抛物面反射聚光器聚焦到内管上时，被选择性工资吸收并将光能转换成热能传递给内管，使得内管的温度升高并对其内的工作流体加热，内管与外管之间被抽成真空，真空层起到对内管的保温作用，同时也减少了外管与内管间的光能损失。其截面如图二：
对于PTC，其优点在于抛物柱面反射聚光器的简单易于生产加工，其二是聚光器和吸热管的相对位置简单易控，便于安装，其三是整个装置和跟踪器配套使用，能达到很好的聚光效果。但是，附加了跟踪器又给它带来了一定的负面影响，比如在实际安装过程中要求有更高强度的支撑架，除此还需要给跟踪装置外加电源，这在某种程度上来讲也就降低了这种太阳能聚光集热器的效率，同时也加大了整个装置的后期维护检修的难度。因此，需要上述复合抛物面太阳能聚光器使得整个太阳能系统解除掉跟踪装置。
2、传统CPC的结构和原理
传统CPC的结构和设计原理如图三所示：
传统的抛物面聚光器（CPC）的结构和设计原理如图三所示[5]设计时抛物线F1和抛物线F2分别向左右平移，使得抛物线F1的焦点刚好落在抛物线F2上，同样抛物线F2的焦点也落在了抛物线F1上。则最大聚光角θmax被定义为两个抛物线上端点与两焦点的连线的夹角的一半，入射光线与CPC的中心线的夹角为θ，则当θ<=θmax时，入射光线可以经抛物面反射面一次反射到达出射口，被置于出射口的接收器接收到；当θ>θmax角入射时，入射光线将会被抛物面反射镜多次反射后重入射口溢出聚光器，显然这部分光能是没能利用的。因此，在设计CPC的过程中要充分考虑最大接收角对整个聚光器效率的影响。
3、复合抛物面太阳能聚光器的结构设计思想
如图四中，AC 、BD 分别由抛物线)1(42+=y f x 绕原点（也是该抛物线的焦点）顺时针旋转θmax 和逆时针旋转同样大小的角度得到的两支抛物线的一段，关于中心轴对称，AD 、BC 分别是AC 、BD 所在抛物线的对称轴，AD 与BC 的交点同时是AC 、BD 两支抛物线的焦点，夹角θmax 为复合抛物面太阳能聚光器的最大半接收角，最大半接收角限制着入射到复合抛物面太阳能聚光器上的太阳光线的多少，即θmax 直接影响着复合抛物面太阳能聚光器的几何聚光比，几何聚光比被定义为入射口直径与出射口直径之比。对于一个聚光器，定义聚光比[6] m a x s i n 1θ=
C （1）
式中θmax 为最大半接收角。
定义入射口到焦平面的距离为前端长度h 1，焦平面到出射口的距离为后端长度h 2，据[7][8]则聚光器的高度为h=h 1+h 2。
AB=2r ，CD=2R ，DE=h ，点E 为过D 点做x 轴的垂线与x 轴的交点，则：由三角形的边角关系有
??? ??+=?+=?=+=h r R h r R h r R AE arctan tan tan *max max θθθ （2） 当后端长度为max 2cos θf h =时，复合抛物面聚光器的出口半径为max sin θf r = ，则焦距为：
m a x s i n θr f = （3）
因此，当复合抛物面太阳能聚光器的出射口半径r 却定时，只要再确定最大半接收角θmax ，就可以确定焦距f ，反知也可以由焦距f 和最大半接收角来确定出射口半径r 。当入射口半径与出射口半径满足关系：
m a x s i n 1θ=r R （4）
即复合抛物面太阳能聚光器达到理想聚光比时， 显然可以得到焦距f 与入射口半径的关系为R f =，即是说焦距与最大半接收角无关。
复合抛物面太阳能聚光器的高度计算：
m a x m a x m a x m a x 21c o s t a n c o s t a n θθθθf f f R h h h +=+=+= （5）
由以上的讨论可以看出，当入射口半径与出射口半径满足关系 max sin 1θ=r R 时，确定了复合抛物面太阳能聚光器的最大半接收角θmax 和入射口半径R 之后，就能根据（3）式、（5）式确定它的入射口半径r 和抛物线焦距f 以及聚光器的高度h 。
在设计的过程中，往往会遇到抛物线焦距f 和最大半接收角θmax 都确定的情况，需要确定入射口半径、出射口半径和聚光器的高度。显然，当入射口半径与出射口半径不满足关系 max
sin 1θ=r R 时，不能由（3)式求得聚光器的高度。在这种情况下，由于复合抛物面太阳能聚光器是对称的，则其高度可由下面的方程组求得：
???=---+=02sin cos 4sin 4cos sin tan max max max max 22max 22max θθθθθθxy fy fx x y y （6）
求得其中的y 即是前端长度h 1，所以高度为：
max 21cos θf y h h h +=+= （7） 自此，在已知最大半接收角θmax 、入射口半径R 且入射口半径R 与出射口半径r 满足关系(4)，或者已知抛物线焦距f 和最大半接收角θmax 后都分别能由（3）式、（5）式或者（3）式和（7）式计算出复合抛物面太阳能聚光器其他的参数。 复合抛物面太阳能聚光器通过对构成其左右两边的抛物线反射板旋转一定角度，由两条抛物线的对称轴的夹角做为复合抛物面太阳能聚光器的最大接收角，增加最大接收角，即有效的提高了聚光比C 。
显然，由（1）式可以看出，θmax 越小，聚光比越大，越有利于太阳光的聚集吸收，对于满足需要得到高温的设备越有利，但是这种以减小最大接收角来获取更高的几何聚光比的方法是有代价的。首先，θmax 减小会直接减小复合太阳能聚光器接收太阳光的有效范围，这违反了初衷；其次，θmax 减小将使得聚光器的高度h 增加，这在增加了生产加工抛物面时的难度的同时也大大的增加了所需的原材料，提高了成本价，同时使得对支撑加的强度要求提高。设计的过程中，根据不同的使用要求以及生产成本的考虑，当设定不同的焦距f 和最大半接收角θmax 可以确定出具有不同几何聚光比和不同几何尺寸的复合抛物面太阳能聚光器。
4、优化的聚光器与渐开线聚光器的复合
根据[2]所述，从任意角度入射到渐开线上的光经渐开线面反射后总是能够入射到此渐开线的基圆上。并结合以上的讨论，当入射光在0<θ<θmax 范围内时总能够经过上诉两段抛物面一次反射后到达出射口并被一定程度的集中后出射，特别的，当θ=θmax-时，由入射口射入复合抛物面太阳能聚光器的光线将不会从出射口射出，而是经所述两段抛物面一次反射后汇聚到它们的共同焦点F 即是汇聚到集热管上。为了能使在0<θ<θmax 范围内的入射光线同样的能汇聚到两抛物线的共同焦点上，[2]提供了依据和方法，由（3）、式（5）式、（7）式的讨论可以看出，当给定了复合抛物面太阳能聚光器的最大半接收角θmax 和焦距f 后，其他参数也都确定了，同时落在0<θ<θmax 范围内的光线均会从上述的出射口射出，在上述的出射口下端加上左右对称的两段圆的渐开线，如此便能将在max 0θθ≤≤的入射光线经过一次或者最多两次的反射后汇聚到基圆上，即汇聚到
集热管上。这样的结果是减少了光在多次反射过程中的能量损失，提高了光能的利用率。
如图四，以集热管圆心为原点，复合抛物面太阳能聚光器的对称轴为y 轴建立平面直角坐标系xoy ，由[9] 容易写出左右渐开线的参数方程如下：
右半支渐开线方程：?
??-=+=)cos (sin )sin (cos x 00ααααααrad r y rad r （4） 左半支渐开线方程：???-=+-=)
cos (sin )sin (cos x 00ααααααrad r y rad r （5）
其中r 0为基圆半径，α为为展开角，rad α为展开角α的弧度制。
渐开线与抛物线的结合点M 的确定 为了能便于生产加工，结合点应该平滑过渡，可以依据[10]的方法来确定结合点M 。当复合抛物面聚光器的半接收角为θmax ，则在渐开线上243max θπα+=处外接抛物线恰能使得该点上抛物线与渐开线的法线方向相同，即满足了平滑连接。结合点M 的坐标为（x 0,y 0），将2
43max θπα+=带入方程（5）或者方程（4）便可得到相应的左右结合点的坐标位置： 右半支结合点：???
????+=-=+=243)cos (sin )sin (cos max 0000θπαααααααrad r y rad r x
（6） 左半支结合点：???????+=-=+-=243)cos (sin )sin (cos 0000θπαααααααrad r y rad r x
（7）
在上述的平面直角坐标系下根据旋转矩阵容易写出左右两支旋转了一定角度θmax 的抛物线方程。
旋转矩阵：
逆时针旋转： ???? ?????? ?
?-=???? ??''c o s s i n s i n c o s y x y x αααα （8） 顺时针旋转： ???? ?????? ??-=???? ??''c o s s i n s i n c o s y x y x θθθθ （9）
由抛物线)1(42+=y f x 旋转角度θmax 后的抛物线方程为：
左支部分：()()1sin cos 4)sin cos (max max 2max max +-=+θθθθx y f y x
（10） 右支部分：()1)sin cos (4)sin cos (max max 2max max ++=-θθθθx y f y x
（11）
四、Tracepro 模拟
1、对抛物线面光学性质以及圆的渐开线面的光学性质的验证模拟
（1）、抛物线面光学性质验证
[1]中指出，当光线平行于抛物线面光轴入射到抛物线面上经一次反射后光线都被汇聚到抛物线面的焦线位置。通过tracepro 的建模以及光线追迹的结果如图五：
由实验结果可以得出与理论一样的结果——光线垂直于抛物线面的焦平面入射，经抛物线面反射后的反射光都汇聚到了以焦线为主轴的圆柱表面上，模拟实验成功验证了抛物线面的这一光学性质。
图五、（b ）为一般抛物线面太阳能聚光器的一个较大的缺点，当光线不垂直入射时绝大部分光都不能反射到集热管上，造成光能的浪费。所述复合抛物面太阳能聚光集热器有效的解决了这一问题。
（2）、圆的渐开线面的光学性质验证
[2]中指出以直径为D 的圆作为基圆展开的渐开线面，具有将入射角θ满足πθ<<0的入射光线汇聚到基圆上的性质。为了验证圆的渐开线的这一光学性质，由于其结构的对称性，分别取入射角6
0πθ、=对圆的渐开线面的光学性质进行模拟，模型建立的基本参数为：基圆直径mm D 70=，渐开线展开角6
5πθ=。模拟的光线追迹结果分别如图六（a ）、（b ）：
（a ）
（b ）
由实验结果证实了圆的渐开线面具有将以不同入射角入射的光线经一次或多次反射后汇聚到其基圆上的这一重要光学性质。因此，圆的渐开线面在聚光设施设备中有广泛的利用价值，同时这也是所述复合抛物面太阳能聚光集热器的重要理论支持。
2、传统抛物面太阳能聚光集热器的建模与模拟
建模：通过Tracepro的插入命令选择插入几何体物件，选择圆柱/圆锥插入一个圆柱体，参数设置如下：主半径35及设置的是圆柱体的半径，长度500，底部位置设为x=0，y=0，z=-250，其中z的设置是为了使得圆柱体的中心能够处于坐标系原点，底部转向全部置零，在一次圆柱为基圆插入渐开线面，展开角设为150度，这样就完成了圆柱及其渐开线面的插入，剩下的就是对其中表面的设置。接下来再插入一个抛物线面，选择菜单栏中的插入，再选则反射镜在弹出的对话框中选择复合型槽状反射器选择插入抛物面，参数如下：前端深度为250即焦点到入射口的距离，后端深度为63.499999,，即焦点到顶点的距离，由于Tracepro要求后端深度必须小于焦距，因此只能设为与焦距很接近的数，侧向焦点位移置零，厚度设为2，长度设为500与圆柱体等长即可，轴倾斜的置零，焦距设为63.5，为了与之前的渐开线面相切的平滑连接，抛物线面的原点位置设置为x=89.9099999999998，y=225.440275404，z=0，旋转设为x=120，y=90，z=0。设置完成点击插入便能将设置的抛物面插入到主窗口，返回主窗口能看到抛物线与左渐开线相切的连接在一起，如果没能达到平滑连接的要求，选中插入的抛物面并右击选择移动来微调抛物线的位置，使其满足要求。由于对称性，选中刚插入的抛物线面点击修改，将其中的原点位置中的x值设为负的点击插入便能插入右半支抛物线面了。再通过插入命令插入一些基本集合体，与抛物线面做布尔运算将抛物线面多余的部分删除掉，这样就完成了抛物面太阳能聚光集热器的Tracepro建模。通过上述过程得到的模型即使传统复合抛物面太阳能聚光器，其结构与所述的复合抛物面太阳能聚光集热器模型的主要区别在于他的集热管圆心不与两抛物线的焦点重合。完成后的模型如图七：
Tracepro模拟：在以上的建模基础上再通过对其中一些表面的属性设置以及光源的设置便可以进行光线追迹模拟了。由于仅进行理想光学模拟，在设置表面属性时将表面全部设置为理想光学表面即可，即所有的反射面在其表面属性中设置为Perfect Mirror（完全反射），将所有的吸收表面设置为Perfect Absorber （完全吸收）。对于光源的设置可以通过插入命令插入一个大小合适的方块，选中它的一个表面（向着聚光器的一面），右击选择属性选择表面光源进行设置，发射形式设为光通量，单位选光度学，场角分布设为垂直此发光表面，光线设为所有光线，光通量可根据具体要求设置，设置为1500流明，为了能较好的观察传统复合抛物面太阳能聚光器的聚光情况，总光线数分别设为500、1000、5000和10000进行模拟，上述参数都设好后，再给光源加入需要的波长，加入波长为0.56微米的光，点击应用即可在主窗口中进行光线追迹了。对总光线数为500、1000、5000和10000光源进行光线追迹和福照度分析，结果如图八：
图八、（a）通过对较少光线的追迹能够清晰的看到，垂直入射到传统复合抛物面太阳能聚光器上的光线都被有效的汇聚到了集热管的两侧上，在两则处形成光斑，对集热管加热使其产生较高的温度。当增加光线数时相应的光通量也会随着
增加，其模拟结果如图八、（b）
总光线数为1000，光通量为1500流明时传统抛物面太阳能聚光器的辐照度分析图如图八、（c）。由图可以看出此时的辐照度最大值为163.23，平均值为
22.484，同时光通量/发射光通量近似于1，说明此系统对光的接收率高。
光线总数为5000和10000时的辐照度分析图以及相关数据图形如下：
通过上述模拟说明了，当光线垂直入射到传统抛物面太阳能聚光集热上时，总是能够很好的被聚光器汇聚，并被集热管吸收效率高。并且由以上三副辐照度分析图可以得出，在光线垂直入射时被反射到集热器上形成了一个较为均与的光带，这是希望得到的，而并不希望反射光完全汇聚到一条线上，原因在于完全汇聚时可能会烧坏集热管，对集热管的耐高温性要求较高。但是，实际运用中，太阳光不是任何时候都能垂直入射到聚光器上的。因此，有必要讨论当光线的入射方向产生一定夹角时，传统复合抛物面太阳能聚光集热器是否人具有以上优点，或者相差不大。将入射光线设置为与系统光轴成30度夹角的方向入射，分别得到光线数为1000、5000和10000时的辐照度分析图，以及光线数为500时的光线
追迹图。分别如下：
通过将入射光线设置一定角度入射的模拟，得出的图九所示的辐照度分析图，很明显三幅图中都出现了两条高亮度的区域，这说明传统的复合抛物面太阳能聚光集热器，在接收入射方向接近于其最大半接收角入射的光线线时，虽然能够将其汇聚到集热器上，但是汇聚的光束太小，能量集中很容易烧坏集热管。因此是有一些缺陷的，此缺陷在所述的复合抛物面太阳能聚光集热器上的到了较好的改善。
3、所述复合抛物面太阳能聚光集热器的Tracepro模拟
建模的过成和传统复合抛物面太阳能聚光器建模的过程相似，区别在于所述复合抛物面抬眼更聚光集热器的集热管的圆心与两条抛物线的焦点重合，其次是截取抛物线的位置不同，所述复合抛物面太阳能聚光集热器对抛物线的街切点应该是与基圆相切，且与抛物线对称轴平行的直线与抛物线的交点即为街切点。建模完成后，将各个表面的参数设置好，并设施与模拟传统复合抛物面太阳能聚光集热器相同的光源。对所述复合抛物面太阳能聚光集热器模拟结果如下：
（1）、总光线数为500时的光线追迹模拟
由图十、（b）可以看出，所述复合抛物面太阳能聚光器在光线垂直入射能将其汇聚于集热
管上，并且呈现出一定的带宽。因此达到了聚光集热的效果。
（2）总光线数为1000、5000和10000的辐照度分析模拟图
由以上的辐照度分析图和光线追迹图说明，所述复合抛物面太阳能聚光集热器在光垂直入射时，都能将其汇聚到集热管的一片区域上，分布较为均匀。通过Traceoro模拟与复合抛物面太阳能聚光集热器对称轴有一定夹角入射的光经其反射后的汇聚情况如图十二所示：
如何选择太阳能集热器类型 链接：https://www.doczj.com/doc/0213276505.html,/tech/11316.html 如何选择太阳能集热器类型 太阳能集热器的类型，目前国内市场上用的太阳能集热器的类型主要有：平板式、真空管式、热管式、U型管式四种，四种类型各有优缺点，没有一种是完美的、占有绝对优势的。用户选择太阳能集热器类型应根据安装所在地的气候特征以及所需热水温度、用途来选定。 对于广东、福建、海南、广西、云南等冬天不结冰的南方地区的用户，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的，因为不需要考虑冬天抗冻的问题，而平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻，所以在南方地区使用，该缺点不会表现出来，而平板型的优点却是非常突出的：热效率高，金属管板式结构、免维护、15年寿命、性价比高。长江、黄河流域地区的用户，因为冬天会结冰，而且冬天气温高于—20℃，所以选用真空管太阳能集热器是比较合适的，既可以抗冻，性价比也比热管、U型管高，但是真空管的主要缺点是：不承压、易结水垢、易爆裂。 在东北三省、内蒙古、新疆、西藏地区的用户就必须选用热管型太阳能集热器，因为热管抗—40℃低温，平板式、真空管都是无法抵抗如此低温，但是热管的造价很高，而且热效率最低。 对于工业用途的热水，最好选择平板型太阳能集热器。工业热水用量大，需要很大面积的太阳能集热器，要求集热器不易损坏、易维护、可承压，平板集热器在此方面具有显著的优越性。真空管、热管、U型管集热器都不能用于大工程，例如，真空管集热器平均每年有8‰的破损率，而一根管的破裂将导致整个系统瘫痪。 综上所述，不同类型的太阳能集热器没有绝对好、坏之分，重要的是要根据使用地区的气候特征和用途来选择最优性价比的类型，不要被某些厂家误导，多花冤枉钱。 太阳能热水系统中还会用到水管、保温水箱、控制系统等配件，配件的性能也直接影响到整个系统的优越性。可以选择铜管、不锈钢管和PPR管而不要选择镀锌管作为水管，其中，PPR管性价比最高；不要选择采用保温棉来保温的水箱，因为保温棉会吸水；集热板底可以用保温棉而不要用聚苯乙烯来保温；控制系统最好选用进口品牌。 原文地址：https://www.doczj.com/doc/0213276505.html,/tech/11316.html 页面 1 / 1
《太阳能热发电站》结课论文 题目：关于槽式热发电站中太阳能聚光器技术的简述 学生姓名： 学号： 专业班级：能科-1403 学校：华北电力大学 2017年6月5日
[摘要]本文对槽式热发电站中的主要聚光器技术进行简述及比较。 [关键词]槽式热发电站；聚光器技术；聚光器技术比较。 一引言 太阳能热发电是通过对太阳光聚焦，获得几十倍，几百倍的太阳辐射能量进而进行热功转换，带动发电机发电。对于槽式热发电站，聚光集热系统以线聚焦代替点聚焦，而聚光的关键在于聚光器技术。槽式太阳能聚光集热系统由多个太阳能集热器组合SCA（Solar Collector Assembly）组成而每个太阳能集热器组合又由若干个太阳能集热器单元SCE（Solar Collector Elements）构成。太阳能集热器组合包括聚光器，集热管和跟踪系统。 聚光器由反光镜和支架两部分组成。聚光器应具有以下几点要求： ①具有较高的反射率 ②具有良好的聚光性能 ③具有足够的刚性 ④具有良好的抗疲劳能力 ⑤具有良好的抗风载荷能力 ⑥具有良好的抗腐蚀能力 ⑦具有良好的运动性能 ⑧具有良好的保养，维护，运输性能 如图1是一个基本的聚光器结构和一个实例。
二发展历史及现状 世界上第一台槽式太阳能聚光器由美国工程师Ericsson建造于1870年，输出热功率为373W。1912年，另一位美国发明家FrankSchuman在埃及建立了一个小型太阳能聚光器。20世纪70年代的石油危机加速了太阳能热发电技术的发展，在8O年代中期，抛物面槽式太阳能聚光器进入商业化阶段。美国Luz公司自1984一1991年陆续建立装机总容量为354MV的SEGS槽式电站，至2013年底已经商业化运营30年。SEGS电站中的槽式太阳能聚光器有3种型号，包括LS-1，LS-2和LS-3，其中LS-2和LS-3是主要型号，由于SEGS是最早的商业化电站，囚此这两种型号也成为事实的槽式太阳能聚光器的标准规格。在这两种槽式太阳能聚光器的基础上，各种新型、优化的槽式太阳能聚光器不断地被开发出来。 目前，世界各地都有着比较成熟的槽式太阳能聚光器。例如：:美国的Luz公司的LS-2型聚光器；美国的Acures soler公司的Acures3001和Acures3011两种型号的聚光器；美国的Accrona soler power公司的SGX-1和SGX-2型聚光器。 欧洲LS-3的基础上研制的新型聚光器；SENER公司研制的SENER-1和SENER-2型槽式太阳能聚光器；太阳千年公司（solermillennium）在倒闭前也制造出LS-4型聚光器。 中国科学院电工所和皇明公司合作也制造了一种槽式太阳能聚光器；中金盛唐公司与2009年建立了240米槽式示范项目。 兰州大成真空科技有限公司于2012年5月建立一套槽式一线性菲尼尔式聚光发电示范系统。 华电工程公司采用欧洲槽式技术，于2010年在河北廊坊建立了长100m的槽式系统，规格与LS-3聚光器相同。中广核太阳能公司与2013年在青海德令哈建立了一套槽式系统。 北京工业大学、华北电力大学、上海交通大学、中山大学、东莞康达新能源公司、常州龙腾太阳能公司、华锐风电公司、山东奇威特公司也都建有不同长度和开口尺寸的槽式太阳能聚光器样机。
太阳能硅片项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/0213276505.html, 高级工程师：高建
关于编制太阳能硅片项目可行性研究报告 编制说明 （模版型） 【立项 批地 融资 招商】 核心提示： 1、本报告为太阳能硅片形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整） 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告
目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国太阳能硅片产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (11) 2.5太阳能硅片项目发展概况 (12)
太阳能集热器的选型 Abstract：An Introduction of the advantages and disadvantages of the flat plate solar concentrator, the glass vacuum tube solar concentrator and the heat pipe solar concentrator, comprehensively evaluating the different kinds of the solar concentrator. Key words: solar concentrator, type selection and comparison, comprehensive evaluation 摘要：对目前常用的平板型、玻璃真空管型及热管型等太阳能集热器的优缺点进行了介绍，并对各种太阳能集热器进行了综合比较。 关键词：太阳能集热器，选型比较，综合评价 1各种太阳能集热器的特点和应用范围 太阳能集热器的类型主要有：平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器两大类。每一大类太阳能集热器又分多种品种，每一种的太阳能集热器各有其特点和应用范围。 平板型太阳能集热器类 平板型太阳能集热器俗称平板集热器，其基本结构由透明盖板、吸热板、保温层和外壳组成。 其工作原理为：当太阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收涂层的吸热板上时，吸热板吸收太阳的辐射能，将其转换成热能，并将热能传给吸热板流道内的工质，使流道内的工质温度升高；从集热器进口进入吸热板的较低温度的工质，在吸热体流道内被加热升温后，从集热器出口流走，并将有用的热能带走；与此同时，吸热板温度升高，透过透明板和外壳向周围环境散失热能，为减少散热，在平板太阳集热器底部和边框四周填充保温材料。 平板集热器的主要热损失是吸热板和透明盖板之间的空间存在空气对流换热损失。减少这部分热损失的最有效措施是将其间的空气抽去，形成真空。但由于平板集热器的结构和形状等原因，这一措施一时还难于实现，因此，平板集热器只能运行在60℃以下的工作温度，若运行温度较高时，集热效率明显降低。在冬季，环境温度较低，平板集热器的热损失很大，还面临被冻坏的危险。所以，在寒冷地区，平板集热
太阳能聚光集热器项目 可行性研究报告 编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：https://www.doczj.com/doc/0213276505.html, 高级工程师：高建
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目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国太阳能聚光集热器产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (12) 2.5太阳能聚光集热器项目发展概况 (12)
聚光集热器 聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。 在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器（线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。这两种聚光集热器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。 70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现在基本都已停用。 其他反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的能量。 利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚
太阳能集热器热性能分析 摘要：本文介绍了太阳能集热器的种类以及各自的特点。同时，阐述了太阳能集热器热性能的理论，包括影响太阳能集热器热性能的因素、太阳能集热器热性能的测试方法等。 关键字：太阳能集热器、热性能测试、影响因素 0 引言 随着能源的大量消耗和环境的急剧破坏，新能源技术已经成为21世纪世界经济发展中具有决定性影响的五个技术领域之一。太阳能因为具有取之不尽、用之不竭、无环境污染等诸多优点而受到各国重视。2011年，我国太阳能集热器生产量占世界产量的80%，占世界保有量的60%左右，说明我国已经成为太阳能利用大国。 太阳能集热器是将其接收的太阳辐射能向传热工质传递热能的装置，因此，太阳能集热器是太阳能利用的关键装置。所以，太阳能集热器的研究、开发与应用对太阳能资源的高效应用至关重要。 1 太阳能集热器的种类 随着太阳能利用的大力发展，太阳能集热器的种类也越发多样化。根据进入采光口的太阳辐射方向是否改变，分为聚光型集热器、非聚光型集热器；根据集热器的传热工质类型的不同，分为液体型集热器、空气型集热器；根据集热器是否跟踪太阳，分为跟踪集热器、非跟踪集热器；根据集热器是否有真空空间，分为平板型集热器、真空管型集热器；根据集热器的工作温度围的不同，分为高温集热器
（300℃～800℃）、中温集热器（80℃～250℃）、低温集热器（40℃～80℃）。其中，太阳能热利用产品最常见的有两种--平板型太阳能集热器与真空管型太阳能集热器。 1.1 平板型太阳能集热器及其特点 平板型太阳能集热器[1]的典型结构如图１所示，主要包括透明盖板、吸热板芯、流体流道、隔热层和箱体等部分. 图1 平板型太阳能集热器典型结构 透过透明盖板照射到吸热板表面，吸热板吸收大部分太阳辐射能，将其转化为热能，并将热能传递给流道的传热介质，传热介质携带热能进入储热设备。这样，传热工质被加热后，温度逐渐升高，作为集热器的有用热能输出。同时，由于吸热体的温度升高，通过透明盖板和外壳向周围环境散失热量，造成了平板型太阳集热器的各种热损失。 平板型太阳能集热器在我国的太阳能利用中已广泛应用，技术日趋完善，主要特点有可承压性好、大型集热系统性能稳定、建筑一体
太阳能集热器 太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。 一、太阳能集热器概念 1.概念 在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等。 2.原理 效率比较高的集热器由收集和吸收装置组成。阳光由不同波长的可见光和不可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。黑颜色吸收阳光的能力最强，因此棉衣一般用深色或黑色布。白色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。因此利用黑颜色可以聚热。让平行的阳光通过聚焦透镜聚集在一点、一条线或一个小的面积上，也可以达到集热的目的。纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。但是，若利用集光器，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。集热器一般可分为平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等几种类型。 3.平板集热器 平板集热器一般用于太阳能热水器等。聚光集 热器可使阳光聚焦获得高温，焦点可以是点状或线 状，用于太阳能电站、房屋的采暖（暖气）和空调 （冷气）、太阳炉等。按聚光镜构造有“菲涅尔”透 镜、抛物面镜和定日镜。 平面反射镜用于太阳能塔式发电，有跟踪设备， 一般和抛物面镜联合使用。平面镜把阳光集中反射 在抛物面镜上，抛物面镜使其聚焦。 二、定义 太阳能集热器的定义是：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。这短短
太阳能集热器面积计算 1、前言 2005年笔者参与了由厦门市建设与管理局组织的《厦门市太阳能热利用与建筑一体化实施可行性报告》的课题研究，经过近一年的努力，调研、学习总结太阳能热水系统运用较好的云南、山东省份的工程经验，针对厦门太阳能资源及气候条件的实际情况，提出了在厦门地区太阳能热利用与建筑一体化的可行实施方案，课题针对不同的建筑形式提出了在厦门市太阳能利用推荐方案，对今后厦门市实施太阳能热利用与建筑一体化具有科学、实际的指导意义。近几年笔者多次参与厦门市太阳能试点工程的设计及专家论证会，并对工程进行跟踪调研，积累了一些经验。下面笔者就太阳能在民用建筑应用技术方面的设计要点进行阐述，供同行参考。中华太阳能 ２、我国目前太阳能热水系统应用技术现状 太阳能作为一种可持续使用的绿色能源，在我国已广泛开发使用，建设部根据国家可持续发展规律战略要求，已在民用建筑中积极推广使用太阳能热水器，并在全国范围内推广实施"阳光计划"。近年来，我国太阳能利用虽然取得了很好的节能效益，但在民用建筑中太阳能利用往往自成系统，作为建筑的后置设备安装和使用，即使是新建筑，也是简单的安装在屋面上。因为早期没有可执行的相关国家规范，太阳能热水器在建筑上布置极为随意，未预留管井，无位置随意占用烟道，集热器、热水箱的承载、防风、避雷等安全措施不健全，给城市景观、建筑的安全带来及不利的影响。笔者在参观昆明太阳能利用情况时，看到许多类似
的情况，已大大影响了市容市貌和建筑安全，致使国内有些城市禁止在建筑上安装太阳能热水器，并要求拆除已安装的太阳能热水器，这些都将制约太阳能热水系统在建筑中的利用。为使太阳能热水系统安全可靠、性能稳定，与建筑和周边环境协调统一，并规范太阳能热水系统的设计、安装和验收，推动太阳能热水系统在建筑中的利用，近年来国家先后出台了一系列相关规范和国标图集，有GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》、国标图集06J908-6《太阳能热水器选用与安装》06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》….及省标J10807-2006《居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程》（以下简称省标J10807-20 06），以上标准都各具特色，特别是国标GB50364-2005是我国第一项 有关太阳能热水系统在建筑中应用的国家标准，为我国太阳能热水系统在建筑中推广应用提供了技术依据。 ３、民用建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中（以下简称GB50364-200 5）首先强调民用建筑太阳能热水系统设计应纳入建筑给排水设计中， 建筑给排水专业人员在太阳能企业技术人员的配合下，依据规范GB503 64-2005的要求，对太阳能热水系统进行设计，同时并应符合国家现行有关标准的要求。 3.1、民用建筑太阳能热水系统设计的基本条件：
成像聚光太阳能集热器 聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成，成像聚光太阳能集热器通过聚光器将太阳辐射聚焦在接收器上形成焦点（或焦线），以获得高强度太阳能。 聚光集热器是一套光学系统，聚光器一般由反射镜或透镜构成，主要有抛物面反射镜、菲涅耳透镜、菲涅耳反射镜三种。聚光器接受太阳光的投影面称为光孔（或“开口”），聚光器把照射到光孔的辐射汇聚到接受器上，如果聚光器光孔面积为A1，接受器受聚光面积为A2，则有：C=A1/A2，C称为“聚光比”，是聚光集热器的聚光程度的特征参数。抛物面聚光集热器 由抛物线沿轴线旋转形成的面称为旋转抛物面，由抛物线向纵向延伸形成的面称为抛物柱面。在凹面覆上反光层就构成抛物面聚光器。根据光学原理，与抛物镜面轴线平行的光将会聚到焦点上，焦点在镜面的轴线上，见图1（a）。把接收器安装在反射镜的焦点上，当太阳光与镜面轴线平行时，反射的光辐射全部会聚到接收器，见图1（b）。 抛物面聚光集热器 图2（a）是旋转抛物面集热器的立体图，由旋转抛物面构成的聚光器与安装在焦点上的点状接收器组成。旋转抛物面聚光集热器的聚光比范围非常高，约500至3000，最高聚热温度500度至3000度。 抛物柱面集热器也叫槽式集热器，图2（b）是槽式集热器的立体图，由于柱状抛物面的光线是会聚到一条线（带）上，故接收器是长条形的，一般由管状的接收器安装在柱状抛物面的焦线上组成。抛物柱面聚光集热器的聚光比范围约20至80，最高聚热温度250度至400度。
旋转抛物面聚光器与抛物柱面聚光器 菲涅耳透镜聚光集热器 普通凸透镜的原理大家都知道，如图3(a)所示，平行于透镜主光轴的平行光通过凸透镜后将会聚到焦点上。若需直径较大的透镜则会很厚，不但非常笨重还会使透光性下降。由于透镜的性能取决于其表面，在保证表面形状的条件下把透镜压扁，菲涅耳透镜把透镜分成许多圆环，每个圆环在保持对应半径处的镜面曲线下尽量薄一点，如图3(b)所示,这样的结构可制造直径大又轻的凸透镜。 菲涅耳透镜聚光器
金属流道太阳能集热器： 太阳能热利用产品无论是家用太阳能热水器，还是集中式太阳能热水工程，都无一例外地是某一建筑物的配套设施，而且绝大多数还要安装在这一建筑物或邻近建筑物上面。所以，“太阳能与建筑一体化”是太阳能热利用行业发展方向的最佳选择，也是无法回避的唯一选择。但目前我国太阳能集热产品中，占绝对主导地位的全玻璃真空管集热器，在与建筑物的结合方面却存在一系列问题：运行安全问题——玻璃管直接与被加热流体接触，由于玻璃易碎易裂，极易造成系统瘫痪；密封可靠问题——玻璃管与金属容器的密封只能靠硅胶圈，其寿命及密封可靠性不能满足建筑行业需要；结垢清理问题——由于玻璃管是盲管形式，流体在玻璃管中的加热温度又恰恰在钙、镁离子易于氧化析出的范围，水垢沉积清理问题很难解决； 承压运行问题——硅胶密封及玻璃的脆性都决定了系统不能承压运行，限制了承压式热水器及大型系统的应用；集热器寿命问题——玻璃管的绝热性能依赖真空夹层，真空度的保持年限无法达到建筑行业要求。以上这些问题，决定了全玻璃真空管很难建材化。也就是说，为了实现“太阳能与建筑一体化”，我们必须开发研制不同于玻璃流道集热器的新型太阳能集热器，来全部或部分解决上述问题，这就是金属流道集热器概念的提出。金属流道集热器简介金属流道集热器，就是被加热流体只接触金属管道或容器，不接触玻璃，从而具备了不易泄露、密封可靠、可承压、运行安全、寿命可满足建筑行业要求等特点的太阳能集热设备。 金属流道集热器的种类主要有金属板芯平板集热器、热管-真空管集热器、U 型管-真空管集热器、金属内胆的闷晒式集热器四大类。其中闷晒式集热器由于结构笨重，热水保温问题不易解决，目前应用较少。 平板集热器是较早应用的一种太阳能集热器，由于其结构形式及性能特点最易于建材化，一直是发达国家集热器形式的首选。在经历了很长的发展历程后，其内部结构、材料选择及组装技术均达到了很成熟的水平，如今仍是发达国家太阳能热利用产品中占绝对主导地位的集热器形式，相信也是我国未来与建筑一体化的太阳能热利用行业主导产品。 1、平板集热器的缺点是在低温环境中，透过盖板玻璃的散热损失较大，导致整个集热器效率降低。这一问题是其本身结构造成，不易解决。但由于其在金属流道集热器中，单平米成本最低，而寿命最长，且在世界大部分地区，平板集热器全年总得热量高于其他形式集热器，所以不仅在非上冻地区普遍应用，就是在上冻地区，只要是强制循环系统，可以很方便地解决防冻问题，平板集热器仍被普遍采用。 2、热管-真空管集热器热管是一种高效导热元件，安装在全玻璃真空管中。热管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属翅片，将玻璃管转换的太阳能热量传导给热管蒸发段，热管再利用内部真空状态下工质的蒸发吸热和放热冷凝，将这一热量传导到被加热流体中。这样既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，解决了全玻璃真空管集热器的一系列缺点，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点。尤其是热管工质一般凝固点低，可保证在气温低于0℃的环境中不冻坏，在不能进行排空防冻的自然循环系统中，热管-真空
可持续能源前景论文 题目：太阳能集热器及性能 姓名 所在学院学院 专业班级 学号 日期 太阳能集热器及性能
摘要： 太阳能集热器是一种吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。太阳能集热器可以有多种分类方式,例如,按传热工质的类型可以分为液体集热器和空气集热器;按进入采光口的太阳辐射是否改变方向可以分为聚光型集热器和非聚光型集热器;按集热器是否跟踪太阳可以分为跟踪集热器和非跟踪集热器;按集热器内是否有真空空间可以分为平板型集热器和真空管集热器;按集热器的工作温度范围可以分为低温集热器(工作温度在100 ℃以下)、中温集热器(工作温度在100～200 ℃)和高温集热器(工作温度在200 ℃以上),等等。而目前最常用的分类方式是将其分为平板型集热器和真空管集热器。 关键字：太阳能、集热器、热水系统 1太阳能集热器的现状 能源是人类社会发展的重要基础资源。人类目前正在大规模使用的石油、天然气、煤炭等化石资源是非再生能源，它们在地球地质年代形成，在人类可预期的时间内不能再生。就目前已探明的储量而言，势必有枯竭之日。据资料介绍，以目前储量计算，全世界石油还可以开采40.6年，天然气还可以开采65.1年，煤炭还可以开采155年。因此，节约能源，善用能源，提高能源利用率及单位能源产生的综合经济效益，是目前在能源消耗过程中必须解决的现实问题。 我国是一个能源总量比较丰富的国家，能源生产总量居世界第二位，但人均能源储量远远低于世界平均水平，整体的能源使用效率相对于发达国家严重偏低，只相当于节能水平最高国家的50%左右。面对这个现实，节约能源不仅是一件十分迫切的任务，而且是一项大有作为的事业。据有关资料介绍，如果采取有效的节能措施，提高能源的有效利用率20%，节能的能源数量将达到目前已知的天然气储量。 鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限, 以及正处于工业化进程中等情况, 应特别注意依靠科技进步和政策引导, 提高能源效率, 寻求能源的清洁化利用, 积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。 现在，我们正面临能源枯竭的危机，不得不重审自己的所作所为。节能和开发新能源这种措施的提出说明人们的意识已经觉醒。为了发展需要，我们必须开发新能源，又为了争得时间，就必须采取节能措施。 新能源是一个很笼统的说法，新能源的种类包括核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等，还会有陆续的新能源被发现，不同专业对应不同的种类，像太阳能的一种，
各种类型集热器性能优劣比较 太阳能光热产业经过几十年的发展，现在已经呈现产品多样、类型多样、系统多样的格局，太阳能光热系统的核心元件——集热器也出现多种产品，概况起来有以下几种： 图0、集热器种类结构图 一、 结构特点和使用性能 1、 真空管型集热器 真空管型集热器包括全玻璃真空管型太阳能集热器、玻璃-金属结构真空管型集热器；全玻璃真空管型太阳能集热器根据使用的方式又可以细分为直插式集热器、U 型管式集热器和热管式集热器三种。 总体来说，真空管型集热器的吸热部件是真空管，具有以下特点： ● 真空集热管具有真空夹层，空气对流和传导几乎为0，保温性能非常好（就象保温 瓶一样），热损系数非常小，空晒温度达到200℃以上，部分达到280℃左右。 ● 真空集热管是圆柱形的管状，太阳从不同方向入射时其截面不变，因此具有准跟踪 性能，即早晚阳光较偏时得热量也较高。同时对各个角度的光线都有吸收，对散射光吸收也较 好，因此在散射光较多的多云天气和略阴的天气，效率也较高。 图1、真空管接收光照示意图
具体来讲，各种类型又具有各自的特点： 1.1直插式真空管集热器 此种类型集热器是水工质直接在真空管内流通，然后通过自然/强制循环，将热量存储并使用。这种集热器在非承压状态下运行，对系统要求不高，安装方便。但是直插式真空管集热器也有自身的缺点：系统抗冻性能差，对冬季防冻要求比较高；一旦发生真空管破裂，整个系统将停止运行，对维护要求比较及时；严禁在空晒状态下补水，避免发生真空管炸裂。 这种系统主要使用在低端家用系统、低端小工程和防冻要求不高的地区。 1.2U型管式和热管式真空管集热器 U型管式和热管式真空管集热器是在真空管内装配U型铜管或者热管，对集热器进行空晒，通过循环在U型铜管或热管中的工质将热量带出，直接加热水或者在水箱内经过盘管换热加热水。 图2 图3、U型管式真空管结构及传热示意图 这种系统由于使用大量金属，所以初期投资相对较高，但总体的性价比仍然处于较高
平板太阳能集热器结构及选材特点分析 平板型太阳能集热器是太阳能低温热利用的基本部件，也一直是世界太阳能市场的主导产品。平板型集热器已广泛应用于生活用水加热、游泳池加热、工业用水加热、建筑物采暖与空调等诸多领域。用平板型太阳能集热器部件组成的热水器即平板太阳能热水器。平板型太阳能集热器主要由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分组成(如图1)。 图1平板型集热器结构示意图 当平板型太阳能集热器工作时，太阳辐射穿过透明盖板后，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热能，然后将热量传递给吸热板内的传热工质，使传热工质的温度升高，作为集热器的有用能量输出。 一、吸热板 吸热板是平板型太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件，其基本上是平板形状。 1.吸热板的结构形式 在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管和集管。排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的部件;集管是指吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部件。吸热板的材料种类很多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等。吸热板有如下主要结构形式(如图2)。 图2吸热板结构形式示意图
(1)管板式。管板式吸热板是将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带(如图2a)，然后再与上下集管焊接成吸热板。这是目前国内外使用比较普遍的吸热板结构类型。 (2)翼管式。翼管式吸热板是利用模子挤压拉伸工艺制成金属管两侧连有翼片的吸热条带(如图2b)，然后再与上下集管焊接成吸热板。吸热板材料一般采用铝合金。翼管式吸热板的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻;耐压能力强，铝合金管可以承受较高的压力。缺点：水质不易保证，铝合金会被腐蚀;材料用量大，工艺要求管壁和翼片都有较大的厚度;动态特性差，吸热板有较大的热容量。
不同太阳能集热产品 热水系统得热量对比测试及分析 近年来，随着太阳能产业的飞速发展和太阳能供热工程的广泛应用，平板集热器和真空管集热器在外观、质量和性能方面都有了长足的发展，太阳能企业遍布全国各地。在这种情况下，对于不同太阳能集热产品热水工程的系统得热量即系统热效率的高低也就成为各企业宣传的主要内容，有些企业认为平板集热系统得热量高，有些企业认为真空管集热系统得热量高，甚至有些企业和个人还提出平板集热器属于淘汰产品，真空管集热器是平板集热器的替代产品等观点。为了验证这些观点正确与否，并得出实际可信的结论，我公司在2005年10月份投资数十万元建成了怀柔“多种太阳能集热系统热性能对比测试”试验基地，其主要目的是为了测试目前市场上主流太阳能光热产品的系统工程得热量的高低。现将我公司此次测试的全部过程和部分测试记录及结果等信息公布并与大家共享： 一、测试方案： 1、测试设备： （1）五种四平米集热器：普通镀黑铬涂层平板集热器、普通TXT涂层平板集热器、单层玻璃外加保温镀黑铬涂层平板集热器、双层玻璃外加 保温镀黑铬涂层平板集热器、真空管集热器 （2）五台UPS15-90格兰富循环水泵 （3）五台温差循环控制器 （4）五个200升太阳能保温储水箱 其中，普通镀黑铬平板集热器采用国内最先进的镀黑铬选择性涂层，其太阳光的吸收率为93%-95%，发射率为9－10%；普通TXT平板集热器采用TXT选
择性涂层，该涂层太阳光的吸收率为90%，发射率为40%-50%；真空管集热器采用国内知名品牌真空管，质量可靠，其选择性涂层的吸收率大于90%，发射率不大于6%。 2、测试系统原理图（各系统均采用温差循环系统）： 3、测试目的： 在同等环境及同样温差循环系统条件下，各种太阳能集热系统产水温度对比，为新型集热器及太阳能采暖系统的开发提供基本数据参考，并把测试结果与以往测试结果对比，最终得出各种集热器年月平均产水量曲线图。 4、测试时间： 5、测试现场：
太阳能集热器 简介 名称: 太阳能集热器 定义 太阳能集热器的定义是：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。这短短的定义却包含了丰富的含义：第一：太阳能集热器是一种装置；第二：太阳能集热器可以吸收太阳辐射；第三：太阳能能集热器可以产生热能；第四：太阳能集热器可以将热能传递到传热介质。 太阳能集热器虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件的. 在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。 效率比较高的集热器由收集和吸收装置组成。阳光由不同波长的可见光和不可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。黑颜色吸收阳光的能力最强，因此棉衣一般用深色或黑色布。白色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。因此利用黑颜色可以聚热。让平行的阳光通过聚焦透镜聚集在一点、一条线或一个小的面积上，也可以达到集热的目的。纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。但是，若利用集光器，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。集热器一般可分为平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等几种类型。 平板集热器一般用于太阳能热水器等。聚光集热器可使阳光聚焦获得高温，焦点可以是点状或线状，用于太阳能电站、房屋的采暖（暖气）和空调（冷气）、太阳炉等。按聚光镜构造有“菲涅尔”透镜、抛物面
平板型太阳能集热器技术标准 1 范围 本标准规定了胜强阳光公司平板型太阳能集热器的产品分类、标记、技术要求、标识包装等内容。 2 引用文件 GB/T 6424-2007 平板型太阳集热器技术条件 GB/T 4271-2007 平板型太阳集热器热性能试验方法 GB/T 26974-2011 平板型太阳能集热器吸热体技术要求 GB/T 12936-2007 太阳能热利用术语 GB/T 25969-2010 家用太阳能热水系统主要部件选材通用技术条件 GB/T 1800.1-2009产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础 GB/T 1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 1720-1979 漆膜附着力测定法 GB/T 1527-2006 铜及铜合金拉制管 GB/T 3190-2008 变形铝及铝合金化学成分 GB/T 6892-2006 一般工业用铝及铝合金挤压型材 GB/T 14846-2008 铝及铝合金挤压型材尺寸偏差 GB 5237.1-2008 铝合金建筑型材第1部分基材 GB 5237.2-2008 铝合金建筑型材第2部分阳极氧化型材 GB 5237.3-2008 铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB 5237.4-2008 铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB 15763.2-2005 建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃 GB/T 2518-2008 连续热镀锌钢板及钢带 GB/T 14978-2008 连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带 GB/T 13448-2006 彩色涂层钢板及钢带试验方法 GB/T 3880.1-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求 GB/T 3880.2-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能 GB/T 3880.3-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差 GB/T 26709-2011 太阳能热水器用硬质聚氨酯泡沫塑料 GB/T 17795-2008 建筑绝热用玻璃棉制品 GB/T 24798-2009 太阳能热水系统用橡胶密封件 GB/T 11618.1-2008 铜管接头第1部分：钎焊式管件 GB/T 11618.2-2008 铜管接头第1部分：卡压式管件 GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件 GB/T 191-2008 包装储运图示标志 3 产品分类与标记 3.1产品分类 3.1.1 根据外壳形式分类，胜强阳光公司平板型太阳能集热器分为铝型材边框式平板集热器、整体背板式
1、集热器分类 太阳能热利用系统中，接受太阳能辐射并向水传递热量的部件，成为太阳能系统的核心部件。其集热效率、安全性、使用寿命、可维护性、经济性等方面因素影响业主选择。 按集热器吸热体的不同结构分为平板型集热器、全玻璃真空管集热器、直流(或U型)真空管集热器及热管集热器四大类。 1).集热器实景图片 ①平板集热器②全玻璃真空管集热器 ③直流式真空管集热器④热管集热器 2).集热器结构图及原理 ①平板集热器②全玻璃真空管集热器 1.平板集热器是以金属吸热板芯为吸热换热本体,并采用玻璃及金属围护结构辅以保温材料制成的外型似平板的一类低温集热器。 2.利用太阳辐射将集热器内闷晒加热. 3.因其传递热能部件是金属结构，故使用寿命长，且能承压使用。1.全玻璃真空管太阳能集热器俗称为拉长的保温瓶，内胆外壁有太阳能吸收涂层，内胆装水，内外玻璃层为高真空度，起到保温隔热作用。 2.利用玻璃管的冷热水分层的后热水上浮产生虹吸的原理，冷热水自然循环，将冷水逐步加热。
3.因其与容水金属部件需采用橡胶（通常使用 耐老化的硅胶）连接，故不能承压。 ③直流式真空管集热器④热管集热器 直流管集热器是结合平板集热器承压特点与全玻璃真空管集热器真空保温效果好的特点制成的中高温类玻璃-金属太阳能集热器，故承压能力及保温效果均优于以上两类集热器1.热管集热器是利用热媒相变的热管技术制成的高温集热器. 2.能制备250℃以上的高温蒸汽. 3) 四种太阳能集热器特点 集热器类型平板型集热器全玻璃真空管集热器直流真空管 集热器 热管集热器 集热器产水 量(最低、三月份、最高/ 全年) 每平方米（56L～ 74L～117L）/88L 每平方米（44L～59L～ 89L）/63L 每平方米 200L 每平方米200L 集热器全年 效率 65.29% 60.57% 系统全年热 效率 45%以上40%以上55% 58% 承压能力8kg/cm2不承压,最大工作压力 0.3kg/cm2 10kg/cm216kg/cm2 最高温度86℃100℃150℃蒸汽250℃蒸汽 使用寿命20年玻璃管的真空度一般 在4-5年就不保真,进 而吸热效率降低 20年20年 排污功能集热器有排污阀， 易排污 真空管下端密封，无排 污功能，使用一年结水 垢较多，热效率降低 集水槽有排 污阀，可排污 集水槽有排污阀，可 排污 安全性高低高高 抗台风能力高低高高 放置方式与水平面有夹角与水平面有夹角可水平放置可水平放置应用领域热水热水热水及蒸汽热水及蒸汽
太阳能集热器热性能分析
太阳能集热器热性能分析 摘要：本文介绍了太阳能集热器的种类以及各自的特点。同时，阐述了太阳能集热器热性能的理论，包括影响太阳能集热器热性能的因素、太阳能集热器热性能的测试方法等。 关键字：太阳能集热器、热性能测试、影响因素 0 引言 随着能源的大量消耗和环境的急剧破坏，新能源技术已经成为21世纪世界经济发展中具有决定性影响的五个技术领域之一。太阳能因为具有取之不尽、用之不竭、无环境污染等诸多优点而受到各国重视。2011年，我国太阳能集热器生产量占世界产量的80%，占世界保有量的60%左右，说明我国已经成为太阳能利用大国。 太阳能集热器是将其接收的太阳辐射能向传热工质传递热能的装置，因此，太阳能集热器是太阳能利用的关键装置。所以，太阳能集热器的研究、开发与应用对太阳能资源的高效应用至关重要。 1 太阳能集热器的种类 随着太阳能利用的大力发展，太阳能集热器的种类也越发多样化。根据进入采光口的太阳辐射方向是否改变，分为聚光型集热器、非聚光型集热器；根据集热器的传热工质类型的不同，分为液体型集热器、空气型集热器；根据集热器是否跟踪太阳，分为跟踪集热器、非跟踪集热器；根据集热器内是否有真空空间，分为平板型集热器、真空管型集热器；根据集热器的工作温度范围的不同，分为高温集热
器（300℃～800℃）、中温集热器（80℃～250℃）、低温集热器（40℃～80℃）。其中，太阳能热利用产品最常见的有两种--平板型太阳能集热器与真空管型太阳能集热器。 1.1 平板型太阳能集热器及其特点 平板型太阳能集热器[1]的典型结构如图１所示，主要包括透明盖板、吸热板芯、流体流道、隔热层和箱体等部分. 图1 平板型太阳能集热器典型结构 阳光透过透明盖板照射到吸热板表面，吸热板吸收大部分太阳辐射能，将其转化为热能，并将热能传递给流道内的传热介质，传热介质携带热能进入储热设备。这样，传热工质被加热后，温度逐渐升高，作为集热器的有用热能输出。同时，由于吸热体内的温度升高，通过透明盖板和外壳向周围环境散失热量，造成了平板型太阳集热器的各种热损失。 平板型太阳能集热器在我国的太阳能利用中已广泛应用，技术日趋完善，主要特点有可承压性好、大型集热系统性能稳定、建筑一体