真空管太阳能集热器和平板太阳能集热器的优缺点
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058行业解读HANGYEJIEDU■ 王帅我国的太阳能热水器主要有真空管型和平板型两种。
到2021年底,新增太阳能热水系统总量2705.2万平米,其中,真空管型太阳能热水系统销量1994.5万m 2,占73.7%,平板型太阳能集热系统销售710.7万m 2,占26.3%,其中,民用建筑热水和零售市场约占总销量的80%。
如果仅从市场份额的变化来看,在过去的 7年,平板太阳能热水器的市场份额一直在提高,从 2010 年的 6% 提高到 2021 年的 26%,市场份额提高了 4 倍多,在太阳能热水市场的竞争力和话语权逐渐增强。
太阳能热水器可以安装到建筑物的屋顶和阳台上,现在国内的大部分太阳能热水器是安装在屋顶,有分体式和一体式两种,为用户提供生活热水。
一体式真空管型热水器和平板型热水器的产品结构一体式真空管型热水器和一体式平板型热水器均由集热部件,水箱,支架三部分组成,如下图1、图2所示。
太阳能热水器的支架用以固定水箱及集热单元,需要具有一定的强度和抗腐蚀性能,大多采用喷塑钢板、不锈钢、铝合金型材等。
集热单元。
真空管型热水器的集热单元是全玻璃真空太阳能集热管,如图3所示。
全玻璃真空太阳能集热管内、外管之间的夹层抽成高真空,真空度应小于或等于5×10-2Pa,内管外壁上具有太阳选择性吸收涂层,吸收涂层将太阳的辐射能转化成热能,吸收率可达92%以上,热能通过内管的传导加热管内流体。
现有真空管的外管外径58mm,常见长度有1800mm、2100mm等规格,真空管的空晒温度可达250℃,长期不用时需对真空管进行遮挡,以免造成水箱及保温层的损坏。
平板型热水器的集热单元是平板集热器,结构如图4所示。
吸热部件为吸热涂层基板,一般为铜或铝,吸热板表面上有太阳选择性吸收涂层,涂层有蓝膜、两种家用一体式太阳能热水器的应用分析059 Email:***************本刊编辑部黑膜等,蓝膜的吸收率可达92%以上。
关于“xxxxxxx花园”方案中涉及的几种太阳能热水器的优缺点对比序号名称安装环境优点缺点
1 整体式真空管太阳能热水
器
多层住宅,独立住宅
性价比、集热效果均比下面几种太
阳能热水器高。
水箱不承压;真空管易结水垢,易
爆裂。
2 阳台壁挂式真空管太阳能
热水器
独立住宅,或楼顶禁止
安装太阳能的住宅,高
层住宅,高档别墅
集热效果比序号3、4高;美观;承
压式设计,出水压力高;内置电加
热、镁棒,水质清洁,热水充裕。
价格比序号1高;采用二次换热,
集热效果比序号1差;维护成本高;
真空管易结水垢,易爆裂。
3 阳台壁挂式平板太阳能热
水器
独立住宅,或楼顶禁止
安装太阳能的住宅,高
层住宅,高档别墅
维护成本低;集热器寿命长达25年,
抗压,抗爆,美观;承压式设计,
出水压力高;内置电加热、镁棒,
水质清洁,热水充裕。
价格比序号1、2高;采用二次换热,
集热效果比序号1、2差。
4 别墅型分体式平板太阳能
热水器
独立住宅,高档别墅
系统强制循环;维护成本低;集热
器寿命长达25年,抗压,抗爆;美
观;承压式设计,出水压力高;内
置电加热、镁棒,水质清洁,热水
充裕。
价格比序号1、2、3高;采用二次
换热,集热效果比序号1、2差。
太阳能全玻璃真空管集热器详解全玻璃真空管集热器All-Glass Evacuated Collector Tube平板型集热器的吸热板除了向外辐射热量外,还会通过隔热层向外传导热量、也会通过玻璃盖板下的空气对流向外散发热量,这是其主要缺点。
如果把外壳内抽成真空是可以解决向外散发热量的问题,但外壳特别是玻璃板要能承受每平方厘米1公斤的大气压力是相当困难的,集热器会变得非常笨重。
球型与圆柱形能承受较大的压力,于是就有圆管状真空管集热器,这里介绍的是全玻璃真空集热管,它由一端封口的外玻璃管与内玻璃管熔封而成,两层间抽真空,有点像广口热水瓶胆,下面是其截面图(为了便于图视,图中的真空管集热管长度较实际比例要短)。
全玻璃真空集热管示意图由于玻璃管较长,为增加强度在内外玻璃管之间有弹簧支架支撑,将内外管之间抽真空后封口。
下面是两根全玻璃真空集热管的截面正视图全玻璃真空集热管剖面图下面是两根全玻璃真空集热管的截面透视图全玻璃真空集热管剖面图-2全玻璃真空集热管的被加热工质(水)装在内管中,故在内管的外表覆盖有吸收太阳能的涂层,下图中的上面是一根完整的全玻璃真空集热管,下面是剖面图全玻璃真空集热管结构图由若干只全玻璃真空集热管与联集管可组成全玻璃真空管集热器,下图中下方为排齐的真空集热管,上方是剖开的联集管。
真空集热管是插在联集管中,连接处要用密封圈以防止漏水,联集管有保温层防止内部水的热量散失。
全玻璃真空管集热器剖面图下面是全玻璃真空集热器的侧面剖视图,图中显示了水在集热管中的对流状态,在真空集热管内的水被太阳辐射加热后密度减小就会上升,联管(水箱)中的冷水就会下降补充,形成自然循环。
经过一段时间阳光照射,在联管(水箱)中的水就被加热成热水。
为保证形成自然循环集热器要倾斜安装,水箱一端要高些。
全玻璃真空管集热器水对流示意图下面的动画直观的演示了全玻璃真空管集热器中水的对流状态。
全玻璃真空管集热器水对流动画下图是一台家用全玻璃真空管太阳能热水器(上方水箱被剖开一角),其上方水箱就是储水箱,直接为用户提供热水,由于水箱与真空集热管合为一体,故称之为一体式(或紧凑式)全玻璃真空管太阳能热水器。
太阳能集热器的设计与优化研究随着环保意识的提高,越来越多的人开始关注太阳能这样一种清洁可再生资源。
其中太阳能集热器是太阳能利用的一种形式,它将太阳的辐射能转化为热能,进而产生热水、热空气等,用于供暖、供热等领域。
本文将就太阳能集热器的设计与优化研究展开讨论。
一、太阳能集热器的分类太阳能集热器一般可以分为平板式、真空管式和塔式三种。
平板式太阳能集热器是一种比较常见的太阳能集热器形式,它使用平板吸热器板块收集太阳辐射,将太阳能转化为热能,然后通过传热介质将热能传递到需要加热的物体。
平板式太阳能集热器的优点是结构简单、适用性广泛,但同时也存在着低效率、空气对流的影响等缺点。
真空管式太阳能集热器是一种较新的太阳能集热器形式,它使用采用真空玻璃管来将太阳辐射能转化为热能,增加了热损失的难度,不受天气影响,节约能源的程度比平板式更高。
塔式太阳能集热器是一种历史较久的太阳能利用形式,其主要原理是利用镜面反射太阳辐射,使其聚集到一个焦点上,再将能量传递到目标物体中,从而实现加热的目的。
塔式太阳能集热器的优点在于高效、适合大型建筑、具有一定的美观性和旅游观赏性等。
二、太阳能集热器的设计太阳能集热器的设计要从以下几个方面入手:1. 系统构成太阳能集热器系统通常由集热器、传热者和热水储罐等组成。
其中,集热器是太阳能集热器的核心部分,通常包括吸热器、热交换器和镜面反射板等。
在设计中需要合理搭配各个组成部分,以达到最佳效果。
传热者通常是热水或空气,这也需要根据实际需求进行选择。
2. 太阳能辐射能的收集和转化太阳能的辐射能是太阳能集热器的来源,如何充分收集和转化太阳能的辐射能是太阳能集热器设计的重要一环。
在设计中,需考虑使用何种材料和结构,以确保集热器吸热表面最大限度地接收太阳能的辐射。
另外,太阳能的转化时会发生一定的热损失,这也需要在设计中尽可能减小并消除。
3. 系统稳定性太阳能集热器通常是在户外使用的,因此系统的稳定性也非常重要。
平板太阳能集热器工作原理太阳能作为一种清洁、可再生的能源,备受关注和重视。
平板太阳能集热器作为太阳能利用的一种常见形式,被广泛应用于供暖、热水和电力等领域。
本文将详细介绍平板太阳能集热器的工作原理。
一、太阳辐射的捕捉和转化平板太阳能集热器的工作原理基于太阳辐射的捕捉和转化。
当太阳光照射到集热板上时,集热板的表面会吸收光能,将其转化为热能。
这主要是通过集热板的特殊涂层实现的。
二、集热板的结构和材料平板太阳能集热器一般由集热板、传热管和保温层等组成。
集热板通常采用黑色或暗蓝色的吸热涂层,在表面形成一个有利于吸热的结构。
常见的集热板材料有铜板、铝板、不锈钢板等。
传热管位于集热板的后部,用于将热能传递至供暖系统或热水系统。
传热管通常采用铜管或铝管制成,能够高效地传导热能。
保温层用于减少集热器在工作过程中的热损失。
常见的保温材料有玻璃棉、硅酸盐等。
三、热能的传递和利用集热板吸收太阳辐射后,将光能转化为热能。
这部分热能通过传热管传递至供暖水或热水中。
热水可以用于供暖、热水或其他热能需求。
四、控制系统的作用平板太阳能集热器通常配备有控制系统,用于监测集热器的工作状态和调控热能的利用。
控制系统可以自动控制集热板的角度和倾斜度,以获得最佳的太阳辐射接收效果。
同时,还可以根据需求调节传热管的热能输出,实现对供暖系统的精确控制。
五、优缺点分析平板太阳能集热器的工作原理具有以下优点:1. 清洁、可再生的能源:太阳能是一种清洁、可再生的能源,不会产生二氧化碳等有害废气,对环境没有污染。
2. 节能、环保:利用太阳能进行供暖和热水的生产,可以大幅度减少对化石燃料的依赖,降低能源消耗,保护环境。
3. 长期可靠性:平板太阳能集热器的结构简单、运作稳定,可以长时间地提供热能。
然而,平板太阳能集热器也存在一些缺点:1. 受天气条件影响:阴雨天和夜晚无法获取太阳辐射,影响集热器的热能输出。
2. 面积占用较大:为了获得足够的太阳辐射,平板太阳能集热器需要占用一定的面积。
一、太阳能热水器过热、过压保护传统的分体式太阳能热水器多采用U形管集热器或热管型集热器,以上两种集热器由于采用玻璃外管(如下图),内部呈真空状态,所以极易产生过热现象。
过热造成的危害一般是两方面:一是由于新房交工、装修期间或用户不使用期间极易造成集热器空晒,致使集热器吸热翅片温度超过160℃时产生氧化,因而损坏集热器或大大缩短其使用寿命和集热效率;二是水箱温度过热易造成烫伤、过压或水箱内胆搪瓷层脱落或开裂,因为造成水箱内胆损坏。
目前,电热水器的国家标准中规定,最高温度不允许超过75℃的原因也是基于以上原因。
综合上述因素,我公司推荐本项目使用平板分体式太阳能热水器。
平板集热器是一项很成熟的技术,在国外的市场占有率高达75%以上,在国内由于其价格较高,所以占有率较低。
平板集热器的优点一是在低温热水(60℃)应用中效率最高,平均热性能高于其它类型集热器10%以上;二是不会产生高温,因平板集热器不能采用真空工艺,所以在高温状态下其热损较大,故系统不会有高温、超压现象;三是安全,相比真空管型集热器,无炸管、漏水等安全隐患。
二、市场情况目前我国太阳能集热器产品中,占绝对主导地位的全玻璃真空管集热器,其在与建筑物的结合方面却存在一系列问题:1、运行安全问题:玻璃管直接与被加热的流体接触,由于玻璃管易破碎,极易造成系统瘫痪。
2、密封可靠性问题:玻璃管与金属水箱密封只能靠硅胶圈,对硅胶耐温、耐老化的要求极高,稍有不慎会漏水;玻璃管中也易形成水垢,很难清除;室外管道在北方也存在冻裂的隐患,等等。
都影响系统的可靠性。
3、承压运行问题:由于真空管本身的耐压能力限制,以及真空管与水箱之间的软连接结构,使得系统不能承压运行,无法提供高品质的热水,限制了该类热水器的进一步推广和大面积系统的应用。
4、与建筑结合问题:现在的太阳能热水器在建筑上安装极为混乱,排列无序,给建筑景观、建筑安全性都带来了不利影响。
5、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。
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1。
1平板集热器产品特点:(1)集热器的关键部件-板芯选用国内优质铜材并采用国际先进的超声波焊接技术焊接而成,成型质量好,热阻小,使用寿命可达30年以上;(2)板芯涂层采用国内最先进的涂层,吸收率93—95%,发射率为9-10%;能够达到更高的吸热效果;(3)板芯制作完成后进行0.9Mpa压力试验,确保集热器质量可靠,系统可承压运行;(4)集热器边框采用特殊工艺加工而成的铝合金制做,外观大方,经久耐用;(5)玻璃盖板采用4mm厚国内优质品牌的钢化玻璃,透光率高达87%以上,抗冰雹、抗老化;(6)集热器背板保温采用岩棉保温层设计,边框保温采用橡塑,保温效果好散热损失小;(7)平板集热器结构效果图:平板集热器材料表序号名称材料1集热板芯集管Φ25×0.6,竖管Φ12×0.52吸热涂层高效涂层,吸收率低,发射率高3保温岩棉底部δ=30mm,侧部δ=25mm4玻璃盖板钢化玻璃δ=4mm,强度1KG重钢球自1米高自由落体,不破碎,可抵抗风砂、冰雹5集热器边框材质6063(LD30,LD31)铝合金,氧化着色,耐腐蚀性强,σ=270N/MM2【真空管、热管与平板太阳集热器性能对比表】【设备的布置方案】太阳能集热器安装于建筑屋面,安装形式为屋面镶嵌式:集热器与坡屋面结合设计,嵌入南坡屋面并和瓦面相平,各种管线均为暗装(表面设可拆开排水板)与瓦屋面浑然一体。
太阳能热水器的工作原理及作用_太阳能热水器的优缺点太阳能热水器利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能产品。
所以很多的人都想知道太阳能热水器是如何加热的。
下面是小编为大家整理的太阳能热水器的工作原理及作用,希望对你们有帮助。
太阳能热水器的工作原理吸热过程真空管式热水器的吸热时,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。
平板式热水器,一般为分体式热水器,介质则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。
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。
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。
1. 温差控制集热循环太阳能热水地暖系统中有集热器温测器和水温感应器,集热系统吸收太阳能辐射后,集热管温度上升,当集热器温度和水箱温度水温差△t设定值时,检测系统发出指令,循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中,水被加热后再回到水箱中,使水箱内的水达到设定的温度。
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。
1.1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。
科学阅读:平板式太阳能热水器
平板式太阳能热水器简介
平板式太阳能热水器主要是由平板集热器、储水箱、水管、支架及配件等部分组成。
平板集热器是平板热水器的关键部件,其热性能高低是衡量热水器好坏的重要指标。
它主要包括涂有选择性吸收涂层的吸热板、透光材料盖板、保温层和外壳四大部分。
当阳光透过玻璃盖板照在平板吸热板上时,其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收,转变为热能,并传向流体通道中的工质。
通过自然循环或强迫循环,而将储水箱内的水加热。
平板式太阳能热水器的优缺点
平板太阳能热水器由于其平面结构特性,在太阳能的建筑一体化应用中,形态结构灵活随意,设计时不受形态或尺寸的约束,易于实现与建筑构件的结合。
再加上它的集热板为金属材质,可方便采用丝结、焊接等连接方式,为安装、维护和使用提供了便利。
由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属材料制成的,集热器与贮水箱的连接也采用金属零件,因此,可承受来自自来水和循环泵的压力。
平板式太阳能热水器也存在着缺点,比较适合不结冰地区使用,否则冬季还是会有冻的问题。
由于平板太阳能的版芯不是真空,虽采用隔热材料填充,但是隔热效果依然不好。
相较于真空管太阳能冬天室外温度较低的时候散热快,温度低。
1 / 1。
全玻璃真空太阳集热管U 型管集热器和玻璃金属热管真空管以及平板集热器的对比全玻璃真空太阳集热管U 型管集热器简称:U 型管玻璃金属热管真空管简称:玻璃金属热管1、U 型管和玻璃金属热管都由于具有真空的保护,在寒冷条件下,集热效率比平板集热器高。
如图为:太阳能的采暖系统,如果采用地板采暖系统,基本系统工况可以用集热器为50度工况做为设计依据,由于环境温度低,在系统工作工况下,系统的效率曲线基本处于上图中的红色区域,可以明显看出真空管型集热器的效率高。
可以从国家标准对不同集热器要求的效率方程同样得出这个结论,分析如下: 集热器的效率方程为 η=η0- U L *(T i -T 0)/G国家平板集热器标准规定最低性能要求, η0=0.68 , U L =6 。
国家真空管集热器标准规定最低性能要求, η0=0.6 , U L =2.5 。
0.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.0000.0200.0400.0600.0800.1000.120上图红线为真空管集热器检测标准要求的最低水平线,蓝线为平板集热器检测标准要求的最低水平线。
计算如下:真空管型集热器平板型集热器1)在系统冬季运行的时候,集热器温度处于50度的情况下,环境温度为-20度的情况下,太阳辐射为800W/m2时,标准工况的真空管集热器效率为:η=0.6- 2.5*(50+20)/800=0.381,标准工况的平板集热器效率为η=0.68- 6*(50+20)/800=0.155 。
在此时真空管效率高于平板22%。
2)在气候温度为-30度时,真空管集热器效率更比平板集热器好:标准工况的真空管集热器效率为35%,标准工况的平板集热器效率为8%,基本平板集热器得热很少。
真空管比平板高27%。
3)在气候为10度的情况下,真空管效率也比平板更好:标准工况的真空管集热器效率为47.5%,标准工况的平板集热器效率为38%。
太阳能热水器原理太阳能热水器的优缺点相对于电能热水器来说,太阳能热水器会更加的安全和环保,也非常的适合现代市场需求。
所以太阳能热水器占了市场上很大的份额。
那么太阳能热水器原理是什么呢?太阳能热水器的优缺点有哪些呢?今天就来盘点一下。
太阳能热水器原理太阳能热水器工程原理比较复杂,按照结构分主要包括:太阳能热水器吸热原理、循环原理、保温原理,按照太阳能热水器分类我们需要了解真空管太阳能热水器工作原理和平板式太阳能热水器的工作原理。
太阳能热水器集热器吸热原理太阳能热水器的集热器表面有一特殊的涂层,此涂层对太阳能可见光范围具有很大的吸收率,吸收为热以后,集热器的散热热辐射波长在长波范围,该涂层对长波的发射率很低,这样就有效的“滞留”了太阳能的热量。
太阳能热水器循环原理利用冷水比热水密度大,冷水下沉,热水上升,形成自然对流循环、使水箱中的水逐渐变热,达到顾客满意的水温为止。
当太阳强度不足以满足循环需要的时候,可以在水循环闭路加一水泵,实现强制循环。
太阳能热水器保温原理太阳能保温水箱和其它保温水箱一样,是储存热水的容器。
因为太阳能热水器只能白天工作,而人们一般在晚上才使用热水,为了使白天生产的热水在到晚上或隔天使用时保持一定的温度,所以必须通过保温水箱把热水储存起来。
保温水箱有三部分组成:外胆、聚氨酯发泡层和不锈钢内胆,其中,聚氨酯发泡层负责太阳能热水器的保温,聚氨酯的保温性能卓越,是目前国内所有建材中导热系数最低(≤0.024),热阻值最高的保温材料。
太阳能热水器的发泡层厚度一般在50mm-70mm之间,实际保温性能则取决于生产厂家的发泡机械、标准化模具和工艺技术水平。
真空管太阳能热水器工作原理太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、保温水箱、支架三大部件组成。
其核心集热元件是全玻璃真空集热管,它由两根为同心圆的高硼硅特硬玻璃管组成,内层玻璃外壁采用磁控溅射真空镀膜工艺镀膜,该涂层对太阳光有选择性吸收,其吸收比≥0.92,发射比≤0.09(80℃),具有高吸收率和低发射率。
热管式太阳能真空管集热器有优势热管式真空管太阳能集热器具有集热效率高、得热量大、输出温度高、承压运行快、结构强度高、抗冻性强等特点,安装维护方便,使用寿中无漏水隐患,易实现和建筑结合,具备较长的使用寿命,可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中。
热管式真空管太阳能集热器具有集热效率高、得热量大、输出温度高、承压运行快、结构强度高、抗冻性强等特点,安装维护方便,使用寿中无漏水隐患,易实现和建筑结合,具备较长的使用寿命,可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中。
集中式太阳能热水系统热管式真空管太阳能集热器数量根据热水需求量可任意组合,安装位置灵活,承压运行,系统阻力小,集热系统容水量小,热水系统的运行通过太阳能控制器自动进行控制,可直接对热水加热,也利用防冻液循环,通过换热器间接加热热水,适用于各种集中热水供应及泳池加热系统。
图1为常见的热管式真空管热水系统示意图。
该系统中热水箱可以采用闭式承压水箱,辅助加热设备可采用外置式电加热炉或锅炉、热泵等加热设备。
采用开式热水箱的系统,可设计为定温出水加热方式,以节约太阳能循环泵的能源消耗。
分体式太阳能热水系统图2为热管式真空管分体式太阳能热水系统示意图,一般采用承压换热水箱,水箱安装于卫生间或预留的水箱间内,热管式真空管集热器安装于屋面或室外空地,集热系统循环工质采用防冻液或软化水,由循环泵强制循环,通过水箱内置换热器加热水箱内热水。
太阳能开水加热系统目前,一些需要大量开水供应的学校、工厂、机关单位以及公共场所等都采用太阳能集热器系统为开水加热设备预热或直接供应开水,热管式真空管集热器用于开水加热系统中,可以大大提高开水加热的速度和产量,减少运行管理及维护工作量。
图3为太阳能开水系统示意图。
开水储水箱由开水箱和温水箱两部分组成,冷水经设于温水箱内的浮动盘管换热器进入太阳能集热器,集热器定温输出开水至开水箱,开水箱内的辅助电加热器启动进行补充加热。
开水箱满水后溢流入温水箱,通过换热器预热进入集热器的冷水,缩短开水加热时间,同时高温开水降温至适宜的温度,方便饮用。
真空管太阳能集热器和平板太阳能集热器的优缺点 平板太阳能特点: 一.平板太阳能的几种板材集热器: 铜铝复合阳极化板芯集热器;全紫铜选择性涂层板芯集热器;全紫铜氮氧化钛涂层板芯集热器共三种。 二.平板太阳能集热器的制作方法: 平板型太阳能集热器板芯及其制造方法,板芯由两块金属薄板叠在一起,四周采用咬缝工艺连接在一起,制成平板型金属吸热体,底部用镀锌板和保温棉垫底,上部用玻璃板盖住,四周用橡胶条密封。受光面板上沟槽的槽底与背板冲压连接在一起,形成横向和纵向互相连通的工质流道。 三.平板太阳能的特点: 1.平板式太阳能在70年代就已经发明和应用,自从80年代发明真空管太阳能后,在整个业界平板式太阳能就慢慢退出市场(在广东,云南,海南等省至今还有在推广和使用),太阳能热水器也经历了焖晒式太阳能,平板式太阳能,真空管式太阳能,真空热管式太阳能的发展历程。 2.平板式太阳能工作原理是采用玻璃温室效应的原理实现对热水的加热。从它的制作方式就可知道平板式太阳能的低效率,有的太阳能企业在说明它的高热效率如:高吸收率:αs≥92%,低发射率:εh≤10%,日平均热效率ηd≥55%。是一种不负责任的表现。作为一种集热板它在吸热的同时也会进行散热,而热量的传递只有三种方式:辐射,传导,对流。平板式太阳能的三种散热传热方式均很明显,发射率随集热器内的水温升高而增大。实际上平板式太阳能集热器的热效率不足54%。 3.平板太阳能的使用寿命:采用铜铝复合工艺,经轧制后形成铜质流道和铝质吸热翅片,板芯表面经阳极化处理形成选择性吸热涂层,或采用优质选择性涂层或电镀黑铬涂层。A.由于涂层材料在阳光的照射和空气的氧气的氧化下,在三至五年就开始老化,变成浅白色,从所安装的平板太阳能工程实例就可见一斑。B.集热器的铜管容易在水的作用下,产生铜绿,在水的冲刷下变薄,特别是焊接口,在几年后就容易穿孔,这也是不争的事实,使用铜管的平板式太阳能和热泵换热器均如此。C.平板型太阳能集热器是金属管板式结构,的寿命一般在5-8年后就开始经常会出现漏水和效率更低的问题。所谓的质量稳定可靠,免维护,那是安装前期的表现。长寿命15年更是行业骗子。 4.各种环境的影响:散热快,保温效果差,无抗冻能力;平板式对台风的阻力大,抗台风能力差;玻璃平面受外来冲击力大,抗冰雹能力差;所谓的适合于广东、福建、云南、广西、海南等地区的使用,应该理解为可以蒙骗过关,因为在以上地区的冬季约四个月最需要节能的时候,他们就罢工了。 5.应用行业的不同,效果不同,在全天候供应的酒店,公寓热效率更低,因为他们要求全天候供应热水,这就要求太阳能集热板在相对高温的前提下运行,散热更大所致,用在工厂,学校等晚上定时供应热水的场所会好一些,因为在早上可以上冷水,让太阳能系统相对低温下工作,效率相对高温状态下运行要高些,但无论何种状态下,系统热效率均小于36%。 6.推广平板式的理由:集热器容易生产和制作;配套太阳能工程时,由于不需要真空管的連箱,底托等配套,成本较低,在两种太阳能价格相差不多的情况下,可以追求更高利益;在不能处理好真空管易破的前提下,太阳能企业可以免除更多的维修;利用大多数客户对热量节省概念不清晰的情况下,只推广太阳能的广义如环保,节能,安全等理念,不安装计能的电表,水表。。。采用各种方法促使客户验收和接受;在广东往往是几家较大的太阳能公司在推广和营销过程中互相联合,利用广东太阳能协会等出具的证明(并非科学依据),包围垄断客户;在广东,福建,海南等地区推广,使用企业容易受骗和接受。- 7.平板式太阳能的应用现状:在我国只占不足5%的比例,在国际上,除少数发达国家和地区,由于更注重美观等因素,特别是大投资,安装大面积,以满足使用,另真空管太阳能能是中国发明,等等原因,以致国外对平板太阳能直至现在还有推广。 8.平板式太阳能的工程应用事例(分别是广东省内各家较大太阳能公司的平板式太阳能热水工程)和带来的危害:据笔者所知, A。佛山南海的石门实验学校1800学生利用平板式太阳能安装1200平方,结果年耗油21万升,比直接使用燃油锅炉更耗能多5万升以上。 B。深圳第一劳教所安装的平板式太阳能由于采用电辅助耗能大,只用三年,至今有六年停止使用。 C.南海中美玩具厂,使用平板式太阳能后,当年就全部拆掉,投资40万,最后只买到3万。 D.南海丹灶镇中学,在招标太阳能热水工程时,有12家在推广平板式太阳能,只有斯诺宝一家推广真空管太阳能,最后安装平板式太阳能,造成2006冬季(少雨阳光充足)耗能燃油约4万/月(只有约1400位学生使用),而当年采用斯诺宝真空管太阳能的深圳坪地耀生鞋厂1600工人耗电只有1600元/月。 E.酒店使用平板太阳能的情况:如深圳福田的华通大厦宾馆,每月用水900吨,即30吨/天,安装平板式太阳能720平方,水箱35吨,最后2006年夏季耗油约3万/月,冬季5万/月,平板式太阳能几乎起作用不大。顺德容奇的鹿茵四星级酒店,运用平板式太阳能同样节能效果微乎其微。更多的酒店在使用平板式太阳能后由于节能效果不理想很多最后都拆掉。 F.南海西樵的官山大酒店安装了平板式太阳能,四年了安装公司只收到首期30%,全是因为私企发现太阳能不节能,安装公司想利用广东太阳能协会来解决问题,但最后因不能改变不节能的事实,至到现在依然不了了之。 G.正因为平板太阳能的弊病多,运用在酒店等高要求行业并没有节能效果,以致平板式太阳能在推广过程中,往往是国家的企事业单位在大量的安装,不计节能效果。至于酒店和私企很少接受,有接受的很多都表明是太阳能的受害者,甚至排斥,这就是为何油价高,而企业还不广泛运用太阳能的原因。太阳能企业不负责任的推广是造成广东太阳能酒店热水工程发展缓慢的根本原因。 H.由于平板太阳能与真空管太阳能相比具有很大的缺点,2006年之前广东各个较大的太阳能企业极力推广的平板式太阳能均在公司网站上大篇幅的阐述平板式太阳能的优点,而现在,他们在网站上宣传平板式太阳能的优点时只是轻描淡写,这也就就证明平板式太阳能真的要淘汰了。
真空管太阳能特点: 一.真空管太阳能的几种集热器: 真空管集热器;三高真空管集热器;真空热管集热器共三种。 二.真空管太阳能集热器的特征: 真空管太阳能集热器的结构:分内外管,内管内壁有水银涂层,内管外壁有吸热涂层,内外管之间是真空层;外管是透明的玻璃,内外管均采用高硬度的高硼硅玻璃;一端有进出口,另一端封闭。 真空管太阳能的特点: 1.平板式太阳能在70年代就已经发明和应用,自从80年代发明真空管太阳能后,在整个业界平板式太阳能就慢慢退出市场现在在我国只占不到5%的份额,太阳能热水器也经历了60年代的焖晒式太阳能,平板式太阳能,真空管式太阳能,真空热管式太阳能的发展历程,现在真空管已经发展到了三高真空管,真空热管真空管。 2.真空管太阳能工作原理是采用内管的吸热涂层对太阳光吸收,加热内管里的水,在与水箱或連箱进行交换,提高水温。作为一种集热板它在吸热的同时也会进行散热,而热量的传递只有三种方式:辐射,传导,对流。真空管太阳能的三种散热传热方式均很小,内管的水银涂层防止热量辐射;内外管中间的真空层防止热量传导;至于热量的对流散发对真空管太阳能而言,几乎为零。热效率达93.5%比平板太阳能提高50-80%。 3.真空管太阳能的使用寿命:由于它的材料是高硼硅玻璃,而内外涂层在真空的环境里不受氧化,在不受外力的情况下寿命超20年以上。 4.各种环境的影响:散热小,保温效果好,抗冻能力强(在南极都有优良表现);真空管对台风的阻力小,抗台风能力强;真空管是圆形的形状受外来冲击力小,抗冰雹能力强 5.真空管太阳能管的热效率达93%,系统热效率可达46%。斯诺宝真空管太阳能技术系统热效率可达75%,以致可以直接生产开水。 6.推广真空管的理由:新技术,高效率。 7.真空管太阳能的应用现状:在我国占95%以上的比例,在国际上,真空管太阳能的出口比平板式占绝对优势。 8.真空管太阳能的工程应用事例:在全国范围内占主流,是太阳能热水的发展方向。 真空管与平板式太阳能的对比表: 项目平板太阳能真空管太阳能真空管循环系统效率真空管恒温系统效率 热效率53%93%46%75% 发明时间70年代80年代80年代2004年 使用寿命5-8年20年5-8年20年 防冻防风差优优优 应用比例现在5%95%99%以上很少 使用区域小范围全国各地全国各地全国各地 技术要求简易复杂简单较高 漏水及维修前期少,后期无法补救水温温差大时多(玻璃特性)有技术少高技术少 吸热面积受安装位置影响前排遮后排,受安装位置影响前排遮后排,受安装位置影响前排遮后排,一个平面,全面利用 调试情况简单简单简单有技术要求 性价比(主要受企业盈利影响)差优中优) 注:有关斯诺宝真空管太阳能恒温热水开水技术的参数:请参照斯诺宝太阳能公司2006,2007年的宣传图册。
附件1:四种类型真空管与平板式集热器特性的对比实验 林勤罗振涛孙国新崔建新(中国科学院石家庄农业现代化研究所)关键词:真空管平板集热器特性对比本项实验研究了四种不同类型真空集热管和平板式集热器所组成的热水器系统的热特性,并进行对比。 四种类型的真空集热管的结构和参数见附表,1.2号为真空热管,之不同和是2号的集热板为圆柱状,以增加集热面积;3和4号为全玻璃真空管,其中3号的管内置有一U型金属管,即为金属流道式真空管。