太阳能管式集热器

太阳能集热器1摘要 (1)2能集热器的分类 (1)2.1平板型太阳能集热 (1)2.1.1定义 (1)2.1.2应用领域 (1)2.1.3实际应用及相关计算 (2)2.2真空管型太阳能集热器 (4)2.2.1 全玻璃真空管集热器 (4)2.2.2 热管式真空管集热器 (4)2.2.3 CPC热管式真空管集热器 (5)3常见太阳能集热器的适用性分析 (5)3.1 太阳能热水供应 (5)3.2 太阳能采暖 (6)3.3 太阳能空调 (6)4太阳能集热器安装在不同建筑部位设计时应注意的问题 (6)4.1太阳能集热器安装在平屋面上 (6)4.2 太阳能集热器安装在坡屋面上 (7)4.3 太阳能集热器安装在外墙面上 (7)4.4 阳能集热器安装在阳台栏板上 (7)4.5 太阳能集热器安装在女儿墙上 (7)5太阳能集热器研究进展 (8)5.1 国内研究进展 (8)5.2 国外研究进展 (9)6总结 (9)参考文献： (9)1摘要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。

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。

产品名称热管式中温太阳能集热器
图片
产品型号JR-R5818-16
集热管类别热管翅片式集热管
集热管尺寸Φ58mm×1850mm
吸热体形式铜- 翅片
吸热体尺寸50mm×1680mm
最高工作温度150℃
最低环境温度-40℃（或依据工作介质温度）冷热冲击（油） 0℃ ~220℃
吸收涂层Si-Ti-NO/Cu
罩玻璃管 B 级硼硅玻璃
吸气剂蒸散+ 非蒸散复合吸气剂
真空度≤ 5x10-4Pa
集热管数量及管间距16 支×75mm
采光面积 m2 1.58m2
联箱材料铝型材
保温材料玻璃棉
外形尺寸1950mm×1255mm×160mm
CPC集热器反射中温集热器
？
JR-U5820-8
U型管带CPC聚光集热器
Φ58mm×1980mm
铜- 翅片
Φ50mm×1850mm
150℃
-40℃（或依据工作介质温度）
0℃ ~220℃
Si-Ti-NO/Cu
B 级硼硅玻璃
蒸散+非蒸散复合吸气剂
≤ 5x10-4Pa
8支×130mm
1.79m2
3A21防锈铝板
玻璃棉
2132mm×1025mm×124mm。

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与各自的特点。

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世纪世界经济开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开展，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与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、隔热层和箱体等局部.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外表，吸热板吸收大局部太阳辐射能，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。

全玻璃真空管太阳集热器的分类及特点目前市面上全玻璃真空管太阳集热器主要有三大系列产品，分别是：普通型全玻璃真空管太阳集热器、热管式全玻璃真空管太阳集热器和U型管式全玻璃真空管太阳集热器三大系列产品。

目前仍然以普通型全玻璃真空管太阳集热器为主，下面就三大系列产品的结构和特点逐一介绍。

（一）普通型全玻璃真空管太阳集热器1、组成：真空管、联箱、尾座、支架组成。

分横管和竖管两种。

（1）真空管构造：真空管是全玻璃真空管集热器的核心部件、是整个太阳能系统的发动机，其性能优劣决定着整个系统的得热性能和寿命。

真空管构造图④③⑦⑥⑤②①①罩玻璃管②内玻璃管③卡子④吸气剂⑤真空夹层⑥选择性吸收涂层⑦吸气膜（2）真空管材质要求：真空管采用硼硅玻璃3.3（氧化铁含量5%以下；热稳定性好；热膨胀系数低为3.3×10-6/℃；耐热冲击性好，耐热温差大于200℃；有较高的机械强度；较好的抗化学腐蚀性能；具有良好的光学性能，透光率≥ 0.89）（3）真空管技术要求：①材料采用硼硅玻璃3.3；②空晒性能参数y≥175m2•℃/kW（当太阳辐照度G≥800W/ m2,环境温度t在8～30℃之间）③闷晒到水温增加35℃所需的太阳能曝辐量≤3.8MJ/ m2（当太阳辐照度G≥800W/ m2,环境温度t在8～30℃之间）④平均热损失系数≤0.9W/ m2·℃⑤真空度≤5×10-2Pa；⑥耐热冲击应能承受25℃以下冷水和90℃以上热水交替反复冲击3遍而不损坏；⑦耐压冲击应能承受0.6Mp的压力；⑧抗冰雹要求应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下不损坏。

（4）真空管镀膜技术目前真空管的镀膜工艺有两种：渐变镀膜工艺和干涉镀膜工艺，过去常用的“晒乐”真空管就是采用渐变镀膜工艺，为真空管式太阳能热水器的推广和普及奠定了坚实的基础；皇明太阳能推出的干涉镀膜工艺是真空管的镀膜技术得到进一步的发展，吸收率更高、散热率更低。

太阳能集热器工作原理
太阳能集热器是利用太阳能的热量来加热水或空气的设备。

它的工作原理如下：
1. 集热板：太阳能集热器通常由一个黑色的集热板组成，这个板可以吸收太阳光的辐射热量。

集热板中的吸收层可以将太阳光转化为热能。

2. 吸收器：集热板上的吸收器负责吸收太阳光，并将其转化为热能。

吸收器通常由金属管或涂有特殊涂层的表面组成，这些材料具有良好的吸热性能。

3. 冷却管：吸收器吸收到的热能会导致温度升高，为了有效利用这种热能，集热器中会设置冷却管。

冷却管负责将过热的流体带走，以防止集热器过热。

4. 工质流体：太阳能集热器中通常会使用一种工质流体，例如水或空气。

工质流体会通过集热器的吸收器流动，在吸收器吸收太阳光的过程中被加热。

5. 储存和利用：经过集热器加热的工质流体会被导入储存设备，例如热水储存罐或空气加热系统。

这些设备可以将被加热的工质流体储存起来，并在需要时提供热能。

总结起来，太阳能集热器通过吸收太阳光的热量，将其转化为热能，并将热能传递给工质流体。

工质流体会在集热器中被加热，然后被导入储存设备，以供热水或空气使用。

太阳能集热原理太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。

太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，目前真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。

真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。

集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

一、吸热过程太阳辐射透过真空管的外管，被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水。

管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。

随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。

而平板式热水器，一般为分体式热水器，介质在集热板内因热虹吸自然循环，将太阳辐射在集热板的热量及时传送到水箱内，水箱内通过热交换(夹套或盘管)将热量传送给冷水。

介质也可通过泵循环实现热量传递。

二、循环管路家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力。

真空管式太阳能热水器为直插式结构，热水通过重力作用提供动力。

平板式太阳能热水器通过自来水的压力(称为顶水)提供动力。

而太阳能集中供热系统均采用泵循环。

由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。

三、顶水式使用过程平板式太阳能热水器为顶水方式工作，真空管太阳能热水器也可实行顶水工作的方式，水箱内可以采用夹套或盘管方式。

顶水工作的优点是供水压力为自来水压力，比自然重力式压力大，尤其是安装高度不高时，其特点是使用过程中水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。

顶水工作方式的太阳能热水器比重力式热水器成本大，价格高。

太阳能热水器分类就其结构来说，大体可分为以下几类:1、从集热部分来分:1)玻璃真空管太阳能热水器可细分为全玻璃真空管式、热管真空管式、U型管真空管式。

1.平板型系统与真空管型系统太阳能热水器是我国利用太阳能最成功的项目，随着节能减排的趋势加强，太阳能热水器将会得到进一步推广。

在我国的太阳能热水器市场，我们不得不提到平板式太阳能热水器和真空管太阳能热水器，这两种太阳能热水器代表着现在和未来太阳能热水器的发展趋势。

太阳能热水器分类和市场占有率常见太的阳能热水器有三大类：平板热水器、真空管太阳能热水器、其它类型（包括热管真空管热水器、闷晒太阳能热水器、真空管闷晒热水器等）太阳热水器。

国内市场三种产品平板、真空管和其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：平板、真空管和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。

真空管太阳能热水器主要优势在于造价便宜，这是太阳能热水器得以普遍推广的重要原因，特别是在广大农村地区，真空管太阳能热水器满足了用户低成本消费，所以真空管太阳能热水器占据了我国大部分市场。

而平板式太阳能热水器在技术上已经拥有绝对的优势，这种更加高效节能的太阳能热水器将逐渐取代真空管太阳能热水器，成为时代的主流。

太阳能热水器性能比较常用热水器性能比较，在低温热水（60℃）需求下，基于总面积的三种类型热水器效率差别不大，而基于吸热体面积时，平板热水器相比则有高大25%以上的优势。

作为一般的太阳能热水工程，最好的选择是使用平板式热水器（热性能报告取自瑞士SPF测试中心网站公布测试报告）。

众所周知，热水器效率方程基于不同参考面积，热水器效率方程中各参数不同，差别比较大。

作为生产商，一般需给出热水器的总面积（占地面积）、采光面积、吸热器面积三个数据，供设计选型。

基于吸热器面积，一般真空管热水器略高，但由于其结构使然，其总面积一般也大，基于总面积时，平板式热水器效果最好，瞬时效率相比高50%以上，热水器总面积决定了可安装热水器数量，所以，比较起来，为达到同样效果，需要平板热水器数量最少，投资回报最好。

平板式太阳能热水器和真空管太阳能热水器系统比较太阳能热水器热效率：平板较高52.5%，真空管较低47%。

太阳能集热器形式有多种，主要包括平板式集热器和真空管式集热器。

1.平板式集热器：其优点是便于与建筑物相结合。

平板太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置，它是一种特殊的热交换器，
集热器中的工质与远距离的太阳进行热交换。

平板太阳能集热器是由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分组成。

太阳辐射透过透明盖板照射到吸热板上，被吸热板吸收并转换成热能，然后将热能传递给吸热板内的工质。

2.真空管式集热器：相对热效率比较高，我国的生产能力和技术水平处于世界领先地位。

全玻璃真空管式太阳能集热器是由具有太阳选择性吸收涂
层的内玻璃管和同轴的罩玻璃管构成的，内外管夹层之间抽成高真空的，用于收集太阳能热量以加热管内流体介质的装置。

如需了解更多信息，建议查阅太阳能集热器相关书籍或咨询专业人士。

太阳能集热器的分类及特点分析作者：袁静珍来源：《硅谷》2013年第07期摘要介绍了太阳能集热器的分类，阐述了太阳能集热器的工作原理，分析了几种太阳能集热器的特点，有助于人们对太阳能集热器类型的选定。

关键词太阳能集热器；平板型集热器；真空管型集热器中图分类号：TK513 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-178-021 概述太阳能集热器是指在太阳加热系统中，接收太阳的辐射能，并向传热工质传递热能的装置。

它是太阳能热利用系统的一个部分，是决定太阳能热利用系统性能的关键部件。

2 太阳能集热器的分类随着电子技术的发展，太阳能集热器的类型越来越多样化。

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、中温集热器、低温集热器。

其中最常见是将太阳能集热器分为平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器。

2.1 平板型太阳能集热器平板型太阳能集热器是太阳能低温热利用的基本器件。

平板型太阳能集热器主要由吸热体、透明盖板、外壳和隔热层等部件组成。

它的结构如图1所示。

平板型太阳能集热器是利用太阳光辐射透过透明盖板后，投射在吸热体上，其中大部分太阳辐射能被吸热体吸收并转化为热能，然后将热能传递给吸热体内的传热工质。

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，成为平板型太阳集热器的各种热损失。

2.2 真空管型的太阳能集热器真空管型太阳能集热器是在平板型太阳能集热器基础上发展起来的新型集热装置。

按照吸热体的材料分类，可分为玻璃吸热体真空管（或称为全玻璃真空管）集热器和金属吸热体（玻璃—金属）真空管集热器两大类。