20130123太阳能槽式集热器与真空管对比
平板式集热器与真空管式集热器对比
真空管太阳能集热器和平板太阳能集热器的优缺点------（摘自2009年4月22日中国国际太阳能热利用大会专家报告）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。
平板集热器和真空管集热器各自特点分析
Papersechnical 论文·论述T42China Appliance Technology1 引言现阶段在国内市场太阳能低温利用越来越普及，也越来越被消费者、政府认可和重视。
太阳能集热器主要有平板集热器和联集管集热器，在技术上两种集热器都已很成熟。
其中平板集热器是在17世纪后期发明的，1960年以后开始进行深入研究和大规模化应用；联集管集热器起源于中国，截至今日大约有十几个年头，联集管集热器又分为普通非承压集热器、热管集热器、U型管集热器等。
2 普通非承压联集管集热器及结垢解决方法联集管集热器以工艺简单、价格低廉、真空管冬季保温好等特点被大面积推广，但普通联集管集热器也存在一些不足。
一是真空管内直接加热水，升温快，联集箱内的水容易被蒸发（管路系统不合理或控制系统故障时出现真空管内的水减少，上部内管处于空晒。
）当内管上下温差超过玻璃耐受温差冲击极限时，内管会炸裂，造成系统漏水，其中原因一般是应力集中、玻璃有微裂纹导致被激炸；二是真空管内长期有水又温升较快，水中钙镁离子浓度大时管内壁容易结垢，管内也容易积淀一些絮状物（特别是竖插管集热器，污物不能自动排出，横插管集热器循环时被水带走一大部分）致使集热效率下降；三是冬季环境温度低于零度时，室外集热系统内的水容易结冰，使管路冻坏；现常用的解决办法是除做好保温外，另在管道下方加电热带和进行防冻循环，即冬季为了防冻要耗电耗热。
前述联集管集热器的真空管存在结垢问平板集热器和真空管集热器各自特点分析海尔热水器有限公司太阳能科研所 庄长宇 刘桂永 姜立军 郭延隆题，目前的解决方法主要有：根据水质情况定期清理真空管；或对自来水进行净化、软化、加药、磁化等。
净化和软化可用过滤装置去除泥沙等大颗粒污物，用反渗透膜或树脂离子置换法去除钙镁离子。
现市场上常用的是硅磷晶P O W E R -PHOS进行防垢和防腐，其机理是硅磷晶在水中有效地抑制和干扰了碳酸钙晶体的正常生长，控制了晶核形成的速度，使之不能沉积形成水垢；在此作用的同时，对已形成并附着管内壁上钙、镁、铁产生络合或螯合反应，然后借助布朗运动或水流作用，达到最终的分散效力。
5-壁挂式太阳能热水器用平板集热器 与U型管真空管集热器对比分析
壁挂式太阳能热水器用平板集热器与U型管真空管集热器对比分析韩成明北京华业阳光新能源有限公司2011-5-25摘要：本文以壁挂式太阳能热水器所用平板集热器和U型管集热器为例，分析了平板集热器和真空管集热器在热性能、产品使用条件、技术水平、生产装备及与建筑结合的不足之处，。
探讨两种集热器存在的优缺点以及未来发展方向。
关键词太阳能平板U型管集热器0前言2010年，中国太阳能热利用行业在遭遇市场寒流情况下，总产量仍然到达4900万平米，总产值达到735亿元人民币，与2009年相比较，分别增长了16.7%和22.5%。
其中，太阳能热水工程安装面积约占总产量的40%，同比增长了约60%。
在真空管和平板两大产品上，平板热水系统虽然增长较快，但真空管产品仍然占据着百分之九十以上市场份额。
随着节能意识的增强和市场发展的需要，各省市先后出台的太阳能强制安装政策大都明确要求“新开工的12 层以下住宅必须安装太阳能热水系统”，这对太阳能热利用企业无疑是巨大的利好消息。
本文从多个角度，就市场上广泛应用的两种集热器——真空管集热器和平板集热器，在民用住宅上的使用特征进行了分析。
1壁挂式太阳能热水器系统原理近几年来，太阳能在民用建筑上得到广泛的应用，尤其在中低层住宅小区的楼顶安装极为普遍，造成楼顶热水器安装已是先占先得，寸土寸金的势态。
而楼顶面积势必无法满足整栋楼局面的安装要求，这就催生了壁挂式太阳能热水系统的出现，并在这几年时间内得到了发展。
平板集热器在沉积几十年后，通过不断技术引进，积累和产品革新，解决了集热器冬季防冻的问题，并在壁挂式太阳能热水系统中得到应用。
由于早期真空管热水系统主要采用管中走水的模式运行，存在管破漏水，冬季冻坏的问题而没有在壁挂式太阳能热水系统上得到迅速推广。
随着U型管结构真空管集热器技术的成熟，部分厂家将其成功地应用到壁挂式太阳能热水系统上，并得到市场的认可。
如图1所示，为目前市场上典型的U型管真空管集热器壁挂式太阳能热水系统运行原理。
如何区别太阳能真空管的好和差_
如何区别太阳能真空管的好和差?在没有检测仪器的情况下，怎样选择一台外表看来差不多，但内在质量却有较大差异的太阳能热水器呢？了解 询问厂家生产历史、生产规模，一般情况下，较大规模的企业，无论规范管理、工艺加工、产品检测，还是技术创新方面都比较有保障，特别是售后服务方面能够 让你信得过。
那么，怎样可以证明生产企业正规而又有规模呢？我们必须注意该生产企业是否有两张证书。
一是各级科学技术委员会颁发的高新技术企业证书（能获省级高新技术企业称号的厂家，占国内太阳能热水器厂家的比例仅为1%）。
二是ISO国际质量标准认证证书（只有规范管理的企业，才会以顾客为中心进行全面质量管理）。
具备上述证书的企业名该是你信得过的厂家了。
观看 观看外表做工是否精细，结构是否紧凑，板芯是否暗黑色（以全紫铜板芯为佳），真空管是否呈深蓝色或黑色，尾部镜面是否如同镜子，如果答案是肯定的，表示目测合格。
此外，还要观察有没有买配件组合的痕迹，确认这一点并不难，看看主要组件是否有该品牌的标识就行了。
如果是承压式的还须检查安全阀、进气阀等是否齐全，是否优质。
尔后检查产品有无可长期不消失的编号，有无生产标准，当然不可忽略产品说明书及保修凭证。
触摸 检查水箱保温层厚度。
平板保温层厚度应≥30mm，以聚胺脂整体发泡保温最好。
聚胺脂发泡呈淡黄色，有点象海棉，发泡体有较均匀的细孔，用手挤压有一定的弹性，但保温层太软测说明其密度较小，不利于保温。
对真空管热水器保温层而言，保温层厚度应≥45mm，以50～55mm为佳，拿掉一条真空管，用手指伸进水箱孔即可感受到保温层厚度，也可用尺量一下。
从此孔还可检查内胆厚度，可用手触摸孔的边沿，感受或比较内胆厚度，凡内胆厚度≤0.4mm的，在使用寿命上存在问题。
较规范的水箱可以打开端盖，或设有清洗手孔，能全面检查保温状况。
由于太阳能热水器安装在天面，其牢固程度相当重要，折边支架主力杆的厚度应≥1.5mm，其它力杆不得小于1.0mm。
真空管太阳能集热器
真空管太阳能集热器东盛环保工程有限公司提供一、真空管集热管的结构及组成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。
二、真空管技术参数目前集热效果的最好的是AL---N/AL真空溅射选择性镀膜，利用该涂层的玻璃真空管，其吸收率≥0.93；红外发射率ε≤0.6；平均热损Uct0.9W/㎡℃；真空度P≤5×10ˉ3pa，采用性能高硼硅3.3特硬玻璃制造。
三、真空管与平板太阳能的区别下面将从11个方面来分析目前我国平板热水器与真空管热水器的技术分析与对比。
从而全面分析集热器热性能优缺点：1．市场占有率的比较目前，我国太阳能应用最为普及的是真空管太阳能与平板太阳能两种形式。
云南省是最早普及太阳能的省份，也是平板太阳能应用最早最广泛的地区，在九十年代，其他省份的老百姓还不认识太阳能为何物时，云南已非常普及。
八十年代与九十年代，云南省处处都是平板太阳能，而到了九九年后由于气候等因素的制约，生产工艺性要求，性能适应性条件等，导致真空管飞速发展，目前的比例为：平板太阳能占5％；真空管太阳能占95％。
3．承压能力的比较平板太阳能集热器构件为金属材料组成，集热器与热水箱之间的连接件也采用金属零部件，因而集热器与连接件都能承受一定的压力，实验压力可达0.8MPa，即承压≥0.6MPa。
而真空管集热器的构件主要为玻璃耐压0.15Mpa。
4．防冻与抗冻性能：平板集热器由于板芯为金属板芯，其板芯内均为较小的毛细管道，且板芯与外界环境温度直接联通，故气温较低时容易结冰，抗冻性能较差；而真空管太阳能由于真空管为暖水瓶结构，管子外壁与内壁之间为真空状态，管子内水在较低气温下也不易结冰；5．结垢：平板太阳能集热过程主要通过金属板芯内毛细水管吸热，故容易在此过程中水与热金属（铝管或铜管）接触后产生水垢，并且根据平板集热器结构当水在毛细水管中结构后是无法清洗排除，故平板太阳能热水器使用寿命远远低于真空管热水器；而真空管热水器集热器均为玻璃管，水在玻璃管中吸收热量，在此过程中水与玻璃接触并不容易产生水垢，就像日常生活中，金属茶壶烧水容易产生水垢，而暖水瓶不容易产生水垢，且在产生水垢后，水垢与玻璃的亲和力较小，暖水瓶中水垢较容易倒出。
用于槽式聚光集热器的真空集热管的热损失分析
太阳能 技术产品与工程
用于槽式聚光集热器 的真空集热管的热损失分析
江西新能源科技职业学院光伏材料学院 ■ 鲁红光
摘 要：在分析了国内外真空集热管发展现状和最新动态的基础上，对槽式聚光集热器真空集热管建立 了热损失模型，运用理论公式分析方法对热损失产生的原因进行了深入分析，并通过实验验证 了热损失经验公式，得出结论：影响热损失的主要因素在于工质与环境的温差，以及真空集热 管的真空度。
关键词：槽式太阳能热发电；聚光集热器；真空集热管；热损失
0 引言 太阳能热发电技术中，槽式太阳能热发电技
术最早实现了商业化运营，是目前可再生能源领 域的研究热点。在国际上，美国公司鲁兹(LUZ)在 加利福尼亚州建造了 9 座槽式太阳能热发电系统 （SEGS I-SEGSIX），总装机容量达 354 MWe，已 稳定运行了 20 多年[1]。在国内，2016 年 9 月 13 日公 布的我国首批 20 个 1.35 GW 太阳能热发电示范电 站项目中，槽式太阳能热发电项目就有 7 个 ； [2] 2016 年 10 月 12 日，由深圳市金钒能源科技有限 公司独资建设的世界上首个高温熔盐槽式太阳能热 发电示范回路在甘肃阿克塞戈壁正式并网发电[3]。
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1. 换热流体 2. 接收管内壁 3. 接收管外壁 4. 玻璃套管内壁 5. 玻璃套管外壁 6. 周围环境 7. 大气环境 8. 集热管支架 a. 热网
T3 T2 T1
T4 T5
T1. 换热流体温度 T2. 接收管内壁温度
T3. 接收管外壁温度 T4. 玻璃套管内壁温度
T5. 玻璃套管外壁温度 b. 热物理模型
平板太阳能与真空管太阳能对比
6
平板太阳能产品优势
7
产品优点1----- 承压运行
第四代（高效平板式）集热器 及系统的工质在金属流道（铜 管）内流动，从而可以承压运 行，耐腐蚀，不泄漏 。 第二代（平板）集热器虽然是金属流道， 但采用的是软钎焊，不能承压，不可靠。 第三代（非承压真空管）热水器内部盛 水，水直接和玻璃接触，容易使玻璃产 生温度应力，从而自爆（炸管）。
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产品优点12-----集热效率高、得热量大
第四代（高效平板式）集热效率高（瞬态效率截距80％）得热量最大。
真空管太阳能热水器日平均光热效率为45% ，得热量最小。
太阳能热水器各月平均热水产量（45 ℃热水,kg/ ㎡ ）
月份 1 集热器 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年
第四代平板式集热器板芯 吸热部分采用整张吸热板， 使集热器内形 成隔层，限制热对流，减 小了热损。
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产品优点19-----欧洲标准
欧盟标准，EN12975、 EN12976
国际标准，ISO9806系列
国内标准，GB/ T19141 太阳能热利用行业技术标准有三类，由低到高依次为国内 标准（GB/ T19141）、国际标准（ISO9806系列）和欧盟 标准（EN12975、 EN12976）。
示意图1
排气阀 传感器 集热器 循环管道 压力表 安全阀 膨胀水箱 控制器 时控器 T＆P安全阀 贮热水箱 太阳能站 循环泵 流量计 热水出口 电加热器 上部传感器 下部传感器 补液阀 冷水入口
示意图2
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产品优点10----- 实现减免维护
第四代（高效平板式）集热器基本无易损件，可靠性强，玻
平板太阳能集热器和真空管太阳能集热器
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%。
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槽式太阳能与真空管式太阳能系统比较
◆ 单位面积集热量的计算
➢ 槽式集热器
集热器面积 /L F Q ηη=
Q 加热功率 kw
η 太阳年总辐照量W/㎡
L η 太阳能集热效率，0.6
根据中国建筑热环境分析专用气象数据集，参考兖州的数据资料，兖州全年
各月辐照统计如下表（辐照度单位W/m 2） 山东-兖州
月份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 法向直射辐射强度(W/㎡） 646 647 607 641 713 627 591 523 647 649 714 613 每月日照小时（h ） 140 114 176 217 324 289 245 224 213 196 107 102 经计算得：年单位面积集热器集热量为：892.9kwh
➢ 真空管式集热器
集热器面积 /L F Q ηη=
Q 加热功率 kw
η 倾斜表面年总辐照量W/㎡
L η 太阳能集热效率，0.45 济南
纬度36°41′ 经度116°59′ 海拔高度51.6m 月份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月平均室外温度（℃）
-1.4 1.1 7.6 15.2 21.8 26.3 27.4 26.2 21.7 15.8 7.9 1.1 水平面月平均日太阳总
辐照量（MJ/(㎡*d)）
8.376 10.93 14.423 16.679 20.77 21.055 16.776 15.663 14.884 12.093 9.089 7.657 倾斜表面月平均日太阳
总辐照量（MJ/(㎡*d)） 13.63 15.225 16.634 16.523 18.716 18.212 14.812 14.979 16.498 16.003 14.162 13.854 经计算得：年单位面积集热器集热量为：709.7kwh
根据以上数据，采用槽式集热器比采用真空管式集热器每㎡年总集热量多183.2kwh。
针对以上单位面积集热量的计算的几点说明
《太阳能集热器热性能试验方法》GBT 4271-2007中6.2项明确规定：在集热器采光口平面一侧的中间位置安装地球辐射表以测定集热器采光口上的热辐照度。
倾斜表面月平均日太阳总辐照量是按照以上测量方式测得的，但对于真空管式天阳能而言，远远不能吸收该部分的热量。
因为真空管的面积计算公式为：
1）、真空管的计算面积是按照外层管的外径×管数量×真空管长度得来的，而在太阳能吸热过程中，真正吸热并传热的是内层镀膜管，因此从计算公式及辐照度测量上来讲真空管的实际吸热量根本不能
达到计算值。
2）、真空管式集热器在吸收太阳能热量时外层管会将一部分太阳光反射掉，实际到达内管上的太阳光会有很大一部分损失，因此会浪费一部分热量，同时太阳在早晨或中午时段示意图如下：
真空管单管集热示意图
真空管集热器排布遮挡示意图
3）、余弦损失由于真空管集热器的安装为固定的倾斜安装，但是冬季和夏季太阳高度角变化，会产生余弦损失。
4）、夏季太阳光照射时间非常长，当太阳光与安装平面平行或入射角为0，虽然阳光很强但无法集热。
5）由于真空管安装面积庞大，管路很长，管道热量损失巨大。
地
辐照度或光靠散射光集热时，收集热量不足以抵消管道热损失，我们称之为热量倒灌。
➢奇威特槽式集热器的太阳能追踪系统能够全天将到达集热板上的太阳能汇聚到集热管上并加热导热油，已达到集热的目
的。
如将以上两种太阳能集热方式按以上实际运行考虑，真空管式太阳能单位面积集热量将会大大降低。
◆单位面积的利用率方面分析
两种太阳能安装面积均按1:2取的话，太阳能吸热时，真空管式太阳能是直条状，因此吸热时存在漏光，再加上外管反射和内层集热管面积小等因素，真空管型太阳能集热率较低，而槽式太阳能则完全不存在这种情况，因此从占地来讲单位面积的地面槽式集热器型太阳能集热率更高。
◆系统可靠性方面
真空管型太阳能 1、伴热带电线易老化，有漏电、触电事故隐患；2、真空管易破碎，易结垢，事故率高，维修量大——不可靠；3、水管路长，管路热损失大，造成水资源浪费；4、上水必须在晚上或早晨日出之前，否则会造成炸管——不方便；5、风吹雨淋，易冻裂，易老化；集热器寿命短，6~10年就得更换——不耐久；6、冬季启动辅助电加热时，会将整个水箱的水全部加热，也许只用其中的1/4——
不省电；7、真空管太阳能热水器中亚硝酸盐和大肠杆菌等有害物质生成或繁殖较快，含量较高，水质差——不清洁；8、高寒地区冬季易炸管，不得不实行“冬眠”——不耐寒；9、夏季水温升温快，由于系统太大，局部容易形成高温造成局部水沸腾膨胀形成蒸汽，压力增大，如排气不畅容易爆管，对系统造成破坏，甚至于造成危险。
10、水路系统长，容易结水垢，清洗困难；
槽式集热型太阳能 1、采用超白钢化玻璃及自动抗灾技术，可抵抗10级台风、暴雪、冰雹等，确保用户无忧使用20年以上。
2、使用导热油为工作介质，在零下25度不冻不稠。
在循环状态下，零下45度时可正常工作，绝不冻管。
3、高标准的精密加工和优质材料的应用，保证了集热器的制作精度，再加上可以实现全方位追日，及不同的安装方位角都可以精准的追日跟踪系统，可以确保槽式的聚光率提高光热转化效率，光热转化效率高于60﹪；4、集热管吸光能力强、热损失少、寿命长，高效率的集热功能，大大增强了系统的太阳能利用率，且减少了太阳能系统的占地面积。
5、控制系统特点：a、中央集控器自动判断天气情况，实现能源全自动管理；b、先进的时空算法，追日装置精确地追踪太阳轨迹，高效收集太阳能量；c、适时显示系统运行参数，控制运行状态，自动计算能源曲线。
系统日后维护
真空管太阳能 1、在使用2年以上没有清洗，会因水垢太厚而堵住了真空管，所以太阳能热水器每隔一段时间就要清洗一次，太阳能管也要拆下来清洗里面的污垢；2、经紫外线长年辐射，集热管变脆易碎，人工拆卸极容易弄破，隐性风险大；3、密封硅胶圈使用几年老化变硬但不影响使用，经拆卸，防漏作用减弱而漏水，隐性开支难避免。
4、太阳能集热管使用一段时间后表面会积一层灰尘污垢，需要定期清洗以提高集热器的效率，但真空管式集热器清洗起来很麻烦，死角多。
槽式集热型太阳能系统导热介质采用导热油，该介质最高使用温度为320℃，再加上系统的自动控制功能（如导热介质温度高于设定值，集热器自动翻转调整）完全保证系统的正常稳定使用。
同时太阳集热器采用的是板式，方便清洗，采用奇威特研制的太阳能专用清洗设备清洗更加方便快捷。