第四讲太阳集热器
太阳能集热器
2、太阳选择性吸收涂层 3、真空夹层 5、支承件 6、吸气剂 7、吸气膜
全玻璃真空管的生产流程
真空管选择性吸收涂层
采用选择性涂层作为吸热体的光热转换材料， 要涂层有高的太阳吸收比，低的发射率，良好 的真空性能，耐热性能。
采用磁控溅射技术的多层（渐变）铝－氮/铝 选择性吸收涂层，光吸收率可达0.93，红外发 射率约为0.05（80℃）
主要特点：减少集热器的传导、对流和 辐射热损失
从受力情况和密封角度，所以通常将真 空太阳集热器基本单元做为圆管形状， 而不是平板
真空管集热器分类
全玻璃的真空管集 热器吸热体由玻璃 管组成
金属吸热体真空管 集热吸热体由金属 材料组成，如热管 式真空管集热器
全玻璃真空管的结构
1、内玻璃管 4、外玻璃管
➢ 集热器效率是变数，不是常数，与集热器工 作温度、环境温度和太阳辐照度有关
➢ 效率曲线在y轴上的截距表示集热器可获得的 最大效率
➢ 效率曲线的斜率值表示集热器总热损系数的 大小
➢ 效率曲线在x轴上的交点值表示集热器可达到 的最高温度
三、真空管型太阳集热器
真空集热器：将吸热体与透明盖层之间 抽成真空的太阳集热器
➢平板集热器 ➢真空集热器
二、平板型集热器
吸热体——吸收太阳辐射能 ，将其转换为热能，并向工 质传递热量
透明盖板——光学性能好、 机械性能好、耐老化性能好
隔热层——降低集热器热损 失提高其热效率
壳体——将吸热体、透明盖 板和隔热层装配成一体
平板太阳集热器构造示意图
平板型集热器传热示意图
热管式真空管的特点
➢ 热效率高：最高运行温度可达 100℃.最高闷晒温度可达250℃. 工作温度为70℃-120℃
太阳能集热器的组成
太阳能集热器的组成
太阳能集热器是利用太阳能将太阳辐射能转化为热能的装置。
通常由以下几个部分组成：
1. 平板集热器：平板集热器是太阳能集热器的主要部分，一般由集热板和覆盖物组成。
集热板通常采用金属材料，如铜、铝等，具有较好的热传导性能。
覆盖物则常常使用玻璃或塑料材料，其作用是减少热能的散失。
2. 导热管：导热管是将集热板上吸收的热能传导到集热器的出口处，从而将热能转移到加热介质（如水或空气）中。
导热管通常由铜等导热性能较好的材料制成。
3. 保温层：保温层的作用是减少集热器体系的热能散失，提高能量利用效率。
常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫、岩棉等。
4. 循环系统：循环系统包括管道、泵、阀门等，用于将加热介质（如水或空气）输送到需要加热的位置。
循环系统能够确保热能的传输和利用。
5. 控制系统：控制系统根据温度、湿度等参数来调节太阳能集热器的工作状态，以确保集热器的正常运行和能量的高效利用。
总体来说，太阳能集热器的组成主要包括平板集热器、导热管、保温层、循环系统和控制系统。
它们共同协作完成将太阳能转化为热能的过程，并提供热能给用户使用。
太阳能集热器工作原理
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。
太阳能集热器的原理
太阳能集热器的基本原理1. 引言太阳能集热器是一种利用太阳辐射能将太阳能转化为热能的装置。
它可以利用太阳辐射直接加热流体或间接加热流体，实现供暖、供热水等多种应用。
本文将详细解释太阳能集热器的基本原理。
2. 太阳辐射太阳辐射是指来自太阳的能量传播，主要包括可见光、紫外线和红外线。
其中，可见光占据了大部分太阳辐射能量，而红外线则是我们常说的“热辐射”。
太阳辐射对地球上的生物和环境有着重要影响。
3. 太阳能集热器的组成一个典型的太阳能集热器通常由以下几个主要部分组成： - 集热器表面：用于吸收和转换太阳辐射为热能。
- 流体循环系统：将吸收到的热能传递给需要加热的介质。
- 绝缘层：减少散失。
- 辅助设备：如泵、控制系统等。
4. 太阳能集热器的工作原理太阳能集热器的工作原理可以分为直接加热和间接加热两种方式。
4.1 直接加热直接加热是指太阳辐射直接被吸收并转化为热能，然后通过流体循环系统传递给需要加热的介质。
下面是一个典型的直接加热太阳能集热器的工作原理：1.太阳光射到集热器表面：太阳光包含可见光和红外线，在射到集热器表面时，一部分被反射、一部分被透过，剩余部分则被吸收。
2.吸收太阳辐射：集热器表面通常采用黑色或镀层材料，这些材料对可见光和红外线有较好的吸收能力，将吸收到的太阳辐射转化为热能。
3.加热流体：在集热器内部，流体（通常是水或其他液体）通过管道流动，并与集热器表面接触。
当流体与集热器表面接触时，吸收到的热能会迅速传递给流体，使其温度升高。
4.流体循环：加热后的流体通过流体循环系统被泵送到需要加热的地方，如供暖系统或热水器。
同时，冷却的流体被送回集热器重新加热。
5.利用热能：加热后的流体可以用于供暖、供应热水等多种应用。
4.2 间接加热间接加热是指太阳辐射被吸收后，通过传递给另一个介质来间接加热目标介质。
下面是一个典型的间接加热太阳能集热器的工作原理：1.太阳光射到集热器表面：同样地，太阳光射到集热器表面时，一部分被反射、一部分被透过，剩余部分则被吸收。
太阳能集热器
太阳能集热器太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。
另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。
太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。
按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。
按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。
另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。
自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40～50年且很少进行维修。
太阳能热水系统早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。
太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。
此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。
依循环方式太阳能热水系统可分两种：1、自然循环式:此种型式的储存箱置于收集器上方。
水在收集器中接受太阳辐射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像，促使水在除水箱及收集器中自然流动。
由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。
此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。
2、强制循环式:热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。
当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。
水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。
因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。
太阳能集热器的原理
太阳能集热器的原理太阳能集热器是一种利用太阳辐射热能进行能量转换的装置。
它的原理是通过吸收太阳辐射，将光能转化为热能，然后将热能传递给工质，使其升温，最终实现能量的利用。
太阳能集热器通常由太阳能吸收器、传热管和储热装置三部分组成。
太阳能吸收器是太阳能集热器的核心部件，它负责吸收太阳辐射并将其转化为热能。
太阳能吸收器通常由黑色吸热涂层覆盖的金属板或管组成。
黑色吸热涂层能够吸收太阳辐射中的大部分能量，将其转化为热能。
这些吸热涂层通常由铝、镍、铜等金属材料制成，具有良好的热传导性和耐高温性能。
传热管是太阳能集热器中的另一个重要组成部分。
它负责将太阳能吸收器中吸收到的热能传递给工质。
传热管通常由金属材料制成，具有良好的热传导性能。
在传热过程中，工质在传热管中流动，接触到传热管表面的热能被传递给工质，使其升温。
传热管的设计和布置对太阳能集热器的热效率有着重要的影响，合理的传热管结构能够提高热能的传递效率。
储热装置是太阳能集热器中的一个关键组成部分。
它负责储存从太阳能吸收器传递过来的热能，以便在需要时进行利用。
常用的储热装置包括水箱、热媒罐等。
这些储热装置通常由具有较好保温性能的材料制成，以减少热能的损失。
储热装置的大小和设计取决于太阳能集热器的使用需求和热能的利用方式。
太阳能集热器的工作原理可以简单总结为以下几个步骤：首先，太阳能吸收器吸收到太阳辐射，将其转化为热能；然后，传热管将热能传递给工质，使其升温；最后，储热装置储存热能，以供需要时进行利用。
太阳能集热器的原理使其成为一种清洁、可再生的能源利用装置。
通过合理设计和利用太阳能集热器，可以实现低成本、高效率的热能利用，减少对传统能源的依赖，降低环境污染。
总结起来，太阳能集热器的工作原理是通过吸收太阳辐射转化为热能，并通过传热管将热能传递给工质，最终通过储热装置进行储存和利用。
这种原理使太阳能集热器成为一种可持续利用的清洁能源装置，具有广阔的应用前景。
太阳能集热器的原理
太阳能集热器的原理
太阳能集热器是一种利用太阳能将光能转化为热能的装置，其原理是利用太阳辐射照射在集热器表面的光线，通过吸收、反射和传导等方式将光能转化为热能，最终将热量传递到工作介质中。
太阳能集热器的主要组成部分包括集热器板、吸收层、隔热层、输送管道等。
太阳能集热器的原理可以分为以下几个方面：
1. 光线吸收：太阳辐射在集热器表面时，其中一部分光线被吸收并转化为热量。
这是因为集热器表面通常涂有黑色吸收层，可以有效地吸收太阳辐射中的红外线和可见光。
2. 界面反射：当光线从空气或其他介质进入到集热器板表面时，会发生一定程度的反射。
这些反射光线会被再次反射或穿透，并最终被吸收。
因此，在设计太阳能集热器时需要考虑如何减少界面反射。
3. 界面传导：光线被吸收后，集热器表面的温度会升高，进而将热量传导到集热器板下方的隔热层。
这样就可以避免热量向外散失，提高集热效率。
4. 输送管道：隔热层下方是输送管道，其作用是将集热器板吸收的热
量传递到工作介质中。
通常情况下，工作介质是水或空气等流体，在接触到集热器板吸收的热量后会发生膨胀，从而产生动能。
太阳能集热器的工作原理可以简单地总结为“吸收、传导、输送”。
通过合理设计和优化组成部分之间的关系，可以最大限度地提高太阳能集热器的效率和性能。
《太阳能集热器》课件
目前太阳能储能技术尚未完全成熟，导致 在日照不足时无法保证持续稳定的能源供 应。
尽管长期运营成本低，但太阳能集热器的 初期投资成本相对较高，可能会阻碍其推 广和应用。
发展前景展望
技术进步
随着技术的不断进步，太阳能集热器的 效率将得到提高，成本也会逐渐降低。
多元化应用
未来太阳能集热器将拓展到更多领域 ，如工业加热、海水淡化等，具有更
散热过程
散热过程
太阳能集热器的散热过程是将集热器中多余的热量通过自然对流或强制对流等方式散发到周围环境中，以保持集热器 的正常工作温度范围。散热效率对于集热器的性能和可靠性至关重要。
散热方式
散热方式包括自然对流散热和强制对流散热。自然对流散热依靠自然气流或水流动将热量传递到环境中；强制对流散 热则通过风扇或泵等设备强制对流传导热量。选择合适的散热方式需要根据具体的应用场景和需求来决定。
《太阳能集热器》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 太阳能集热器简介 • 太阳能集热器的工作原理 • 太阳能集热器的设计与制造 • 太阳能集热器的性能测试与评估 • 太阳能集热器的安装与维护 • 太阳能集热器的优势与局限性
01
太阳能集热器简介
定义与工作原理
定义
太阳能集热器是一种利用太阳能 进行能量转换的装置，能够将太 阳能集中并转换为热能或其他形 式的能量。
散热效率
散热效率受到多种因素的影响，如散热面积、气流速度、环境温度和集热器材料等。为了提高散热效率 ，需要增加散热面积、优化气流组织、选择具有良好导热性能的集热器材料，以及合理利用周围环境因 素来增强散热效果。
03
太阳能集热器的设 计与制造
材料选择
吸热材料
选择高吸收率的材料，如铜、铝、不 锈钢等，能够有效地吸收太阳辐射能 并将其转化为热能。
太阳能集热器..
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。
太阳能集热器工作原理
太阳能集热器工作原理太阳能集热器是一种利用太阳能将光能转换为热能的设备，它可以将太阳辐射能有效地转化为热能，用于供暖、热水等方面。
太阳能集热器的工作原理主要包括太阳能的吸收、转换和传递三个过程。
首先，太阳能集热器利用集热器表面的吸热涂层吸收太阳辐射能。
这种吸热涂层通常是黑色的，因为黑色能更好地吸收光能。
当太阳光线照射到集热器表面时，吸热涂层吸收光能并将其转化为热能，使得集热器表面温度升高。
其次，集热器内部的工质（通常是水或导热油）通过集热器表面的传热管道吸收热能。
当集热器表面温度升高后，工质在传热管道内流动，接触到热的集热器表面，从而吸收热能。
这样，太阳能就被转化为了热能，而工质则被加热。
最后，加热后的工质被输送到热交换器或储热罐中，将热能传递给需要加热的对象。
在太阳能集热器供暖系统中，加热后的工质可以直接输送到供暖系统中，为建筑物供暖；在太阳能热水器中，加热后的工质则可以被用来加热生活热水。
总的来说，太阳能集热器工作原理是通过吸收太阳辐射能、将光能转化为热能，然后将热能传递给工质，最终实现太阳能的利用。
这种工作原理使得太阳能集热器成为一种环保、可再生的能源设备，为人们的生活带来了便利和节能的效益。
在实际应用中，太阳能集热器的工作原理可以根据不同的设计和类型有所差异，但核心的工作原理始终是将太阳能转化为热能。
通过不断的技术创新和改进，太阳能集热器的效率和性能得到了提升，使得太阳能利用成为了当今发展的热点领域之一。
总的来说，太阳能集热器的工作原理简单明了，通过吸收、转换和传递太阳能，实现了太阳能的有效利用。
随着太阳能技术的不断发展，太阳能集热器将会在未来的能源利用中扮演更为重要的角色，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
4、太阳能集热器的结构与数学模型
UL 1 W DK D W D F
e
式中 Ke—吸热板与热管蒸发段的传热系数， W/m.℃ F—吸热板的肋片效率，无因次
F可用下式表示：
F tanh m W D 2 m W D 2
1 2
（2-14）
U L m
4.1 热管式太阳能集热器
4.1.1 热管式太阳能集热器的工作原理 热管式太阳能集热器的工作原理是利用金属吸热板吸收紫 外线，当金属吸热板温度达到20℃时，热管中的工质就汽 化向上运动，在运动过程中不断吸收吸热板上的热量，到 达冷凝端时可达到250℃，在冷凝端回流至热管底部，重复 加过程。热管沿轴向分为蒸发段、绝热段和冷凝段，蒸发 段使热量从管外热源传给管内的液相工质，并使其蒸发， 气相工质在冷凝段冷凝，并把热量传递给管外的冷源。当 冷源和热源隔开时，绝热段使管内的工质和外界不作热量 传递，吸液芯靠毛细作用使液相工质由冷凝段回流到蒸发 段及使液相工质在蒸发段沿径向分布。太阳能热水器中应 用的热管一般为两相闭式热虹吸管 (简称TPCT),又叫重力热 管，内部没有吸液芯，凝结的液体从冷凝段回到蒸发段不 是靠吸液芯所产生的毛细力，而是依靠凝结液的自身重力。
热管式集热器与传统集热器比较，具有以下优点： (1)用热管传输热量，可避免普通集热器存在的集 热管冬天晚间结冰问题。 (2)由于重力辅助热管的“热二极管”的作用，热 量只能从吸热板向换热器输送，能防止晚上或阴天 时的倒流散热。 (3)热容小，启动性能好。 (4)热管式真空管集热器兼有平板型集热器与玻璃 真空管平板型集热器的优点，热管式集热器由于热 管外表面涂有选择性吸收涂层，而且真空绝热，因 此热损失小，在高的工作温度下仍有较高的集热效 率。热管选用合适的工质使集热器温度超过工质的 临界温度后，热管的传热就停止，这就防止了集热 器在无负荷情况下带来的高温问题。
太阳能集热器工作原理及其图解
太阳能集热器工作原理及其图解
太阳能集热器工作原理是利用太阳辐射热能，通过吸收和转换，将太阳能转化为热能。
其主要组成部分包括集热器、传热介质、热储存装置和管道系统。
太阳能集热器通常由一个黑色的吸收器表面组成，其表面通常涂有特殊的涂层，以增加热吸收能力。
吸收器后方是一个光透过率较高的遮阳板，以减少热能的散失。
集热器上还有一个保温层，用于减小热能的损耗。
当太阳光照射到吸收器表面时，吸收器吸收太阳能并将其转化为热能，使得吸收器表面温度升高。
热能通过传热介质（通常是水或空气）传递到集热器的背面，并进一步通过管道系统传递到热储存装置中。
热储存装置通常是一个绝热的容器，用于储存热能。
其中的水或其他传热介质通过后续利用，例如供暖或热水。
传热介质通过管道系统循环流动，在集热器和热储存装置之间形成热传递的闭合循环。
通过这种方式，太阳能集热器能够将太阳能转化为可供人们使用的热能，实现节能和减少对传统能源的依赖。
太阳能集热器分类
太阳能集热器是利用太阳辐射能将光能转化为热能的装置，用于采集太阳能进行加热、暖房、热水供应等应用。
根据工作原理和结构特点，太阳能集热器通常可以分为以下几类：
1. 平板式太阳能集热器：平板式太阳能集热器是最常见的一种类型。
它由一个黑色吸热板、一个透明的保温罩和一个金属或聚合物的外壳组成。
阳光进入保温罩，被吸热板吸收并转化为热能，通过导热管或管道将热能传送到需要加热的地方。
2. 真空管式太阳能集热器：真空管式太阳能集热器由一组玻璃真空管组成。
每个真空管内部有一个吸热管和一个玻璃管被真空隔开，形成一个保温环境。
太阳光进入吸热管，被吸热转化为热能，然后传导到吸热管的端部并传送出去。
3. 聚光式太阳能集热器：聚光式太阳能集热器利用镜面或反射器将太阳光聚焦到一个小区域上，使能量密度更高。
这种集热器通常用于产生高温，比如热发电站中的聚光式太阳能集热器。
4. 管式太阳能集热器：管式太阳能集热器由一系列金属或玻璃管组成，它们与吸热介质（水或其他流体）接触，通过管壁将太阳辐射吸收的热能传递给介质。
管式太阳能集热器常用于太阳能热水器系统中。
需要注意的是，以上分类仅是一种常见的划分方式，实际上还有其他较为复杂和特殊的类型，如空气集热器、光伏热集电一体化系统等。
不同类型的太阳能集热器在结构、材料、热传输方式等方面具有不同的特点和适用范围。
太阳能集热器工作原理
太阳能集热器工作原理
太阳能集热器是一种利用太阳能来产生热能的装置，主要用于加热水，供热和发电等领域。
其工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 太阳能辐射
太阳能集热器的工作首先需要太阳能的辐射。
当太阳辐射到集热器上时，会产生光热能，使集热器的温度升高。
2. 吸热涂层吸收
太阳能集热器的集热面通常涂有一层黑色的吸热涂层，可以吸收太阳
能的光热能，并将其转换成热能。
3. 热传导
当吸热涂层吸收到太阳能之后，热能会通过热传导的方式快速传递到
集热器内部。
4. 管道循环
在集热器内部，有一条管道贯穿其中，管道内填充了热媒介，比如水
或空气等。
热能就会通过管道循环的方式传递到热媒介中。
5. 热媒介流动
热媒介被加热后，会产生热对流，从而流动到储热容器中储存，供后
续使用。
6. 损失及维护
太阳能集热器在运行过程中，会有一定的热损失，同时也需要进行定
期的维护和保养，以确保其正常运行。
总体来说，太阳能集热器的工作原理比较简单，通过吸收太阳辐射的
光热能并将其转化为热能，再通过管道循环等方式将热传递到热媒介中，最终实现加热、供热和发电等功能。
随着太阳能技术的不断发展，太阳能集热器的效率也在不断提高，为我们更加清洁、绿色的能源未
来带来了希望。
集热太阳能工作原理
集热太阳能工作原理
集热太阳能是一种利用太阳能来加热水或其他液体的技术。
它是通过太阳能集热器来收集和转换太阳能，然后将其传递给液体，使其升温。
这项技术的工作原理可以通过以下步骤来解释：
1. 太阳能集热器：太阳能集热器通常由黑色吸热表面和覆盖透明材料的保温壳体构成。
吸热表面吸收太阳辐射，并将其转化为热能。
2. 吸热过程：太阳能集热器将吸热表面暴露在阳光下，吸收太阳辐射的能量。
吸热表面通常使用黑色材料，因为黑色能更有效地吸收和传导热能。
3. 热量传递：当吸热表面吸收太阳辐射时，其温度会升高。
这将导致热能传递给集热器内部的液体，例如水或其他工质。
热能通过导热传递的方式，从吸热表面传递给液体。
4. 循环系统：为了进一步利用热能，集热太阳能系统通常包括一个循环系统。
液体被泵送到集热器中，在吸热表面加热后，被泵送回集热器内部的储热装置。
这个储热装置可以是一个水箱或其他热储存设备。
5. 热水或蒸汽产生：集热太阳能系统最终通过循环系统将热能传递给水或液体，使其升温。
升温后的水可以用于供暖、热水器或其他需求。
在某些情况下，集热太阳能系统也可以用于发电，将热能转化为蒸汽，然后通过蒸汽发电机产生电力。
总结：集热太阳能的工作原理是通过太阳能集热器吸收太阳辐射，并将其转化为热能。
这种热能通过导热传递的方式，使液体升温。
通过循环系统，热能可以被有效地传递和储存，以满足不同的热能需求，例如供暖、热水或发电。
太阳集热器
太阳集热器太阳集热器是吸收太阳辐射能并向工质（水或空气）传递热量的装置，它是太阳热水器最重要的组成部分，其性能与成本对太阳热水器的优劣起着决定性作用。
太阳集热器的分类1、根据收集太阳能量方法分类（1）聚光型太阳热水器它是利用抛物面或凹面镜收集太阳的直射辐射能量。
由于吸热面积小于采光面积，所以热损失小，适用于高温集热。
其装置结构可分为跟踪与不跟踪两种。
（2）平板型太阳热水器它的采光面积与吸热面积相等。
它不仅可接收直射辐射还可接收散射辐射，因此一般不需要跟踪。
2、根据吸收太阳能的工质不同分类（1）工质为液体（水）它称为液态集热器，太阳热水器大部分集热器均以水为工质，也有部分集热器采用耐低温防冻介质。
（2)工质为气体它称为空气集热器，是太阳能干燥装置的重要部件。
其干燥温度范围一般为40～70℃。
3、根据集热器吸热体的不同结构分类（1）平板集热器它是以金属或非金属做成吸热板的集热器，其集热温度一般为中温或低温，即环境温度为θ0＋（20～40）℃或环境温度为θ0＋（10～20）℃。
特种平板集热器集热温度可达中高温为θ0＋（40～70）℃。
（2）全玻璃真空管集热器它是以全玻璃真空集热管组合而成，其集热温度范围为中温或中高温，即θ0＋（20～40）℃或θ0＋（70～120）℃。
当然，中低温也可以应用，但却未能充分发挥其特性。
（3）热管真空管集热器它是以热管真空管组合而成。
其集热温度范围为中温或中高温，即θ0＋（20～40）℃或θ0＋（40～70）℃。
太阳集热器的结构实例全玻璃真空管集热器和热管真空管集热器的结构将在相应的章节中予以叙述。
这里仅重点介绍几种平板型集热器结构实例。
1、常用平板型集热器单层玻璃并带有黑色涂层的集热器；表面涂层为选择性吸收膜；盖板采用塑料薄膜，质量轻耐冲击，但抗老化差些；在盖板和吸热体之间放入垂直蜂窝透明材料，以减少热损失；均考虑在寒冷地区使用。
2、特殊用途平板集热器当平板集热器用于中高温（如制冷需在90℃左右）集热时，则必须做成选择性涂层并加入透明的玻璃棉，以减少热损提高集热温度，这种结构是为了减少盖板一侧的热损；而同时也是为了减轻质量。
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盖板的材料
有玻璃、抗老化透明玻璃钢、抗老化透明塑料板 等。 常用的盖板以普通玻璃为多。出口或高档产品都 使用钢化玻璃盖板。 在北方使用的集热器采用双层盖板时，一般采 用玻璃加聚碳酸酯薄膜。盖板的层数由使用地区气 候条件和工作温度而定，一般为单层，只有在气温 较低或工作温度较高的工况才采用双层盖板。有条 件时使用透明蜂窝材料，效果非常好。 盖板与吸热板的距离应考虑大于 25mm。 距离 太小会降低集热效率。
（三）保温层
保温层的作用是减少集热器向环境散热，以提高集热器 的工作效率。 保温层的技术要求是：（1）保温性好， 即材料的导热 系数小， 一般要求 0.55W/m2. ℃；（2）不易变形或挥 发，不产生有毒气体，不吸水。 保温层的材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯、硅酸铝纤维、 聚氨酯发泡塑料等。 保温层的厚度一般控制在 15－30mm，也可用下面经验 公式来计算：
吸热涂层的性能直接影响吸热板的热性能。涂层 分为选择性和非选择性2种。普通黑板漆是一种非选 择性涂料，其太阳吸收率 与长波发射率 相等， 它可用于低温集热器。对于中高温集热温度（集热温 度大于环境温度 30℃以上）的集热器应采用选择性 涂料。北京生产的TXT太阳能涂料 对太阳能涂料的技术要求：有较高的选择性能， 即 ；附着力强，不起皮；耐候性好。 目前，还没有一种较理想的太阳能涂料被集热器 生产厂家所接受。
（二）透明面盖
盖板的作用是让太阳可见光透过（0.3－3μ m) 而不让吸热板产生的远红外线透过(长波辐射 3.0μ m以上），使集热器内获得较高的温升，这 种作用也称之为温室效应。
盖板的技术要求： （1）具有高全光（太阳）透过率； （2）红外透射比低； （3）有较高的耐冲击强度； （4）有良好的耐候性；（适应各种气候条件） （5）导热系数小，隔热性能好； （6）便于加工。
式中
——保温材料在 100℃时的导热系数，W/(m.K)。
（四）外壳（箱体）
外壳的作用是将吸热板、盖板、保温层的材 料组成一个整体，便于安装。 外壳的技术要求：有一定的强度和刚度，耐 候性好，易加工以及外表美观。 外壳的材料有钢板、彩钢板、铝型材、不锈 钢板、塑料和玻璃钢等。
平板型太阳集热器结构
平板型太阳集热器一般由吸热体、盖板、保 温层和外壳 4部分组成。如图所示。
平板型集热器结构示意图
平板型集热器结构示意图
五星家用平板太阳能热水器TPC－4.0
（一）吸热板
吸热板是吸收太阳辐射能量并向水传递热量的关 键部件。 （1）对吸热板的技术要求 太阳吸收比高。可以最大限度地吸收太阳辐射 能 热传递性能好。可以最大限度地传递给传热工 质 与传热工质的相容性好。 具有一定的承压能力。 加工工艺简单，成本合理。便于大批量生产及 推广应用
吸热板上的涂层
吸热板上覆盖一层深色的涂层（太阳能吸收涂层）
a. 非选择性吸收涂层：光学特性与辐射波长无关的 吸收涂层。（普通黑板漆）
b. 选择性吸收涂层：光学特性随辐射波长不同有显 著变化。 高的太阳吸收比＋低的发射率
太阳6000K，0.3～2um（波长）——吸收
吸热体400K，2～30um（波长）——发射
太阳能集热器工作原理图
太阳能集热器的分类
太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光 集热器和聚光集热器两大类。按流动工质分为液体集热器 非聚光集热器：照射到采光面 和空气集热器 的太阳辐射不改变方向，也不 集中射到吸热体上的太阳集热 器
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聚光集热器通常有特殊的镜发射器或 折射器（聚光器）能将阳光会聚在面 积较小的吸热面上，以提高吸收器上 的能流密度，从而获得较高温度，但 只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳 （跟踪系统）。主要应用于太阳能热 动力发电。
（2）吸热板的主要结构型式 管板式 将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带， 主要有铜铝复合吸热板（最先从国外引进）和全铜管板吸 热板（我国） 主要特点： a.热效率高，铜材、无结合热阻 b.水质清洁，水＋铜（无腐蚀） c.耐压能力强，高压空气吹胀成型
管翼式 即带翅片的管，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。以铝合金吸 热板为多
盘管式（蛇管式） 将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸 热板，一般采用铜板（高频焊接和超声焊接）现 在已很少使用
ห้องสมุดไป่ตู้主要特点： a. 不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性 b. 热效率高 c. 水质清洁 d. 流动阻力大，流体通道不是并联而是串联 e. 焊接难度大，焊缝不是直线而是曲线
吸热板的几种结构形式
主要特点： a. 热效率高，铝材、无结合热阻 b. 耐压能力强，铝合金可以承受高压 c. 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀 d. 动态特性差，吸热板有较大的热容量
扁盒式 将两块金属板分别模压成型，然后再焊接成一 体构成吸热板 主要材料有铝合金或不锈钢以及镀锌钢等
主要特点： a.热效率高，无结合热阻 b.不需要焊接集管，一次模压成型 c.焊接工艺难度大，焊接穿透和焊接不牢 d.耐压能力差，焊点不能承受高压 e. 动态特性差，吸热板有较大的热容量 f. 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀
非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。与聚光 型集热器相比具有下列特点： （1）结构简单，不需要跟踪； （2）工作可靠，成本较低； （3）可同时接收直射辐射和散射辐射； （4）热流密度较低，工质温度较低，运行安全。
平板型太阳集热器的应用范围： （1）为生活及服务业提供热水； （2）用于采暖空调及制冷（目前国内已经有多处利用太阳集 热器加上热泵进行采暖、空调和制冷的示范工程，经济效益十 分明显）； （3）为地下工程除湿、加温； （4）提供工业用热水，如锅炉补水的预热，食品加工业、制 革、缫丝、印染、胶卷冲洗等用热水； （5）为各种养殖业、种植业提供低温热水。
3 按照集热器的工作温度范围，太阳集热器可分 为三大类型 （1）低温型集热器 低温集热器是工作温度在100℃以下的太阳集热器 （2）中温集热器 中温集热器是工作温度在100℃～200℃的太阳集 热器
（3)高温集热器
高温集热器是工作温度在200℃以上的太阳集热器
平板集热器是太阳能低温热利用的基本部件，是