太阳能管式集热器
太阳能集热器
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。
太阳能集热器
通常，反射率ρ和透射率τ可以用下式表示：
其中，下标b和s分别表示直射辐射和散射辐射， 下标R和e分别代表入射辐射的反射和透射部分。
盖板内的辐射实际上是经过了多次反射。
利用菲涅尔(Fresnel)公式，反射率可以表示为
其中，θ1和θ2分别为入射角和折射角。 根据光的折射定律，有
其中，n1，n2分别为空气和玻璃的绝对折射率； n21为玻璃相对于空气的相对折射率。
盖板对辐射的吸收，不论是在短波区域还是在长 波区域都要比较小。
玻璃在可见光区域透射率约为97%，在红外区的 吸收率约为94%。
根据基尔霍夫定律，红外区的高吸收率导致高发 射率，使得辐射热损失增加。
通过喷涂在红外区域透明的涂层(如氧化铟(In2O3)， 氧化锌(ZnO2))，可以大大减少红外辐射热损失。
(2)侧面热损 侧面热损主要由热传导和对流造成。 平板型集热器的侧面通常由框架与保温层构成。
由于框架的内部面对几种不同的温度，故侧面传 热应是二维的。为了获得关于侧面传热系数的比 较保守的估计，可以假定框架内部的温度处于最 高可能的温度(即吸热体温度T)，这样传热就变为 一维的。
侧面热阻Rs为
(2)盖层 允许太阳辐射透过但阻碍吸热体的长波辐 射以减少吸热体的热损。
(3)保温层 减少吸热体不直接吸收太阳辐射部分的 热损。
(4)工质及流动通道 使工质能与吸热体发生热接触。 集热器的工质为流体(液体或气体)。
(5)支架及框架 将集热器的各个部分连接成一个整 体并支撑其重力。
液体集热器用水或者水-防冻剂混合物作为工质， 有时也用轻油、硅油、乙烯等作为工质。
热损失可以表示为
其中，Qk为吸热体的传导热损失，W；Qc为吸热 体的对流热损失，W；Qr为吸热体向外的长波辐 射热损失，W。
三种集热器技术参数
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报告
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
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。
太阳能热水器集热原理
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。
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%。
太阳能集热器形式
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
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。
太阳能集热器的选型
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。
平板太阳能集热器工作原理
平板太阳能集热器工作原理
平板太阳能集热器是一种利用太阳能进行加热的设备。
它主要由平板集热器、水箱、水泵和管道组成。
工作原理如下：当阳光照射到平板集热器上时，平板集热器内部的吸热体会将太阳能转化为热能。
吸热体通常由金属或特殊涂层的材料制成，具有较高的热导性，能够高效地转移热能。
太阳能转化为热能后，热能会被传导到平板集热器的表面。
在平板集热器的下方，有一个水箱，里面装有水或其他工质。
当热能传导到平板集热器的表面时，热能会进一步传递给水或工质，使其温度升高。
然后，水泵会启动，将加热后的水或工质从水箱中抽取出来，通过管道传输到需要加热的地方，比如供暖系统或热水器。
通过这个过程，太阳能被平板集热器转化为热能，然后通过水泵将热能传递给水或工质，实现加热的效果。
平板太阳能集热器是一种绿色环保的加热设备，能够利用可再生的太阳能资源，减少对传统能源的依赖，具有较高的经济性和可持续性。
全玻璃真空太阳集热管U型管集热器
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一一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200r以上，部分达到280C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。
1.2 U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。
相变热管铝翼铜管真空管图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的水平，相比平板和玻璃-金属集热器具有优势；系统要经过两次换热，相比于直插式集热器，升温速度稍慢，但是从能量守恒的角度来讲，系统的得热量并没有减少，并且在继承了全玻璃真空管的高性能、可靠性高和准跟踪的优点的同时，还具有直插式集热器不可比拟的优势：a.运行安全系数高，工质在铜管和热管内循环，不直接在真空管内循环，整套系统可以承压运行，并且发生真空管破裂时整套系统正常运行； b.对防冻要求不高，由于管路中循环的是防冻液，工质冰点低；c.现场安装容易，装配简单。
简述太阳能集热器的类型
简述太阳能集热器的类型
太阳能集热器的类型有以下几种：
1. 平板式太阳能集热器：平板式太阳能集热器是最常见的太阳能热水器，由一个黑色的平板吸热板和一个玻璃盖板组成。
吸热板可以将太阳能转化为热能，并用于加热水。
2. 真空管太阳能集热器：真空管太阳能集热器由一系列玻璃管组成，每个玻璃管内都有一个吸热体。
真空管内部形成真空层，可以减少热量的损失。
这种集热器的效果较好，即使在低温和阴雨天气下仍然能够有效地收集太阳能。
3. 管式太阳能集热器：管式太阳能集热器由一组金属管组成，每个管都有一个吸热体。
这些吸热体常常是金属或镀黑的金属，能够吸收太阳能并将其转化为热能。
4. 筒式太阳能集热器：筒式太阳能集热器有一个中空的筒壳，内部包含一个吸热体，用于吸收太阳能。
这种集热器的设计使得热量可以在整个筒壳内均匀分布，提高了热能的收集效率。
需要注意的是，以上描述的太阳能集热器类型只是其中一些常见的类型，实际上还有其他不同形式的太阳能集热器。
太阳能集热器的选择取决于具体的使用需求和环境条件。
热管式太阳能真空管集热器有优势
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。
热管真空管式集热器工作原理
热管真空管式集热器（1）热管真空管的工作原理太阳光透过玻璃管，照射在吸热板上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。
吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，为保证汽化的工质迅速上升到冷凝端，真空管工作时与地面的倾角应大于10度，被汽化的工质上升到热管冷凝端向被加热的工质（水或空气）放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端，利用热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续地将吸收的太阳辐射能传递到冷凝端加热工质。
作为高效传热元件的热管由蒸发段和冷凝段两部分组成。
蒸发段与吸热板紧密连接。
吸热板表面磁控溅射AL-N-O选择性吸收涂层，吸收比大于0.93，发射率小于0.08。
先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接。
玻璃管采用硼硅玻璃，透射率大于0.90。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
被加热工质不流经真空管，因此真空管的安装十分简单，而且管子不与介质发生干扰，即便真空管发生损坏，太阳能集热器的工作并不因此而中断，在保温盒内填充了保温材料，有效地控制了运行过程中的热量损失。
当太阳辐射穿过玻璃管，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热。
此热量加热，热管蒸发段内的工质，使其汽化。
工质蒸汽上升到冷凝段，在冷凝段内表面凝结，释放出蒸发潜热。
液态工质依靠自身的重力流回蒸发段。
然后重复上述过程。
热管式真空管的外形尺寸为ф100×2000mm，它主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等部件组成，如下图所示：（2）热管真空管集热器的工作原理热管式真空管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，整个系统全部为金属连接，运行稳定可靠。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
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。
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➢ 高真空度，不结垢，承压能力大 ➢ 全天候运行：天气多变的南方和寒冷的北方全年运行 ➢ 使用寿命长：使用寿命可长达12年
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(3) U形管全玻璃真空集热管
(3) U形管全玻璃真空集热管优势
结构简单，就是在真空管内插 一根带圆筒型铝翼的U型铜管 ；
真空管内无水，遇有真空管破 裂，集热系统照常运行；
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(1)全玻璃真空集热管
全玻璃真空管的结构： 由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、消气剂等部件组 成，其形状如一只细长的暖水瓶胆。
1.外玻璃管 2.内玻璃管 3.选择性吸收涂层 4.真空 5.弹簧支架 6.消气剂 7.保护帽
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(1)全玻璃真空集热管
全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管 和外玻璃管的管口进行环状熔封；另一 端分别封闭成半球形圆头，内玻璃管用 弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热 胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻 璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃 管尾端一般粘结一只金属保护帽，以保 护抽真空后封闭的排气。内玻璃管的外 表面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上 装有消气剂，它在蒸散以后用于吸收真 空集热管运行时产生的气体，起保持管 内真空度的作用。
真空管集热器产生的热水 温度可达80～180℃，最高可 达200℃以上，可用于家庭或 工业热水制备、建筑供暖、 太阳能制冷等。除全玻璃真 空管集热器外均可承压运行 ，在低温环境中高效运行， 尤其是热管式太阳能集热器 有很强的抗冻能力。真空管 的长度尺寸、数量能根据实 际需要灵活配置。
2007年底，国内真空管集热器的使用量已超过90％。
传热工质可选用防冻液，特别 适于高寒地区四季使用；
集热器间可并联或串联安装， 可以承压运行；
集热管放置不受方向限制，系 统安装、维修简便。
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(3) U形管全玻璃真空集热器
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真空管吸收器的优缺点
• 优点：
金属管与玻璃管之间不存在对流热损，玻璃管外径较小且透 明，从而既减少了对阳光的遮影，也通过增大热阻降低了外表 面的对流热损；有选择性涂层的金属管壁对阳光的吸收率很高， 但发射率却非常低。
• 腔体壁温较均匀，可减小与流体之间的温差，使开口的有效温 度降低，从而最终使热损降低；
• 经优化设计的腔体式吸收器，热性能比真空管吸收器稳定，在 同样情况下，工作介质平均温度大于230℃时，腔体式吸收器 不需要抽真空，仅采用传统的材料和制造工艺；
• 成本低和便于维护也是腔体式吸收器的特性。 • 腔体式吸收器的集热效率大于真空管吸收器，这使它成为槽形
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强制循环系统
强制直接加热系统
➢在集热器和贮水箱之间管 路上设置水泵，作系统中的 水循环动力。 ➢系统中设有控制装置，根 据集热器出口与贮水箱之间 水的温差控制水泵运转。 ➢在水泵入口处，装止回阀， 防止夜间系统中发生水倒流 而引起热损失。
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直流式系统
太阳能管式集热器
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真空管集热器
太阳能平板集热器
✓ 散热损失较大； ✓ 大多运行在60℃以下。
采用抽真空的双层玻璃管制作高效率的太阳能集热器
真空技术
光谱选择性 吸收涂层
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：a）普通型全玻 璃真空管太阳集热器；b）热管式全玻璃真 空管太阳集热器；c）U型管式全玻璃真空 管太阳集热器。
抛物镜集热器的吸收器。腔体式吸收器的发展已受到重视。
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(5)直通式真空集热管
内聚光真空集热管提高了集热管的运行温度，并能在比较 大的角度范围聚焦太阳光，再把真空管做成直通的，被加热 水直接在管中流动，可大大提高传热能力。
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集热器的性能的比 器 效 率
平板 真空管 无盖板集热器 空气集热器
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(1)全玻璃真空集热管
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(2)热管式全玻璃真空集热管
（2）热管式全玻璃真空集热管原理
（2）热管式全玻璃真空集热管组装
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(2)热管式全玻璃真空集热管优势
➢ 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℃。
➢ 热启动快：在阳光下2分钟即可输出热量。 ➢ 特殊的防冻技术：即使在-50℃的严寒下仍能正常工作
腔体式吸收器
• 腔体式吸收器结构为 柱形腔体，外表面覆 隔热材料，由于腔体
的黑体效应，使其
能充分吸收聚焦后的 阳光。
• 腔体式吸收器主要适 用于长焦聚光器。
腔体式吸收器集热器剖面图
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腔体式吸收器的优点
• 吸热过程不是发生在最强聚焦区，而是在聚焦过后和发射时， 并以较大的内表面积向工作流体传热，致使和真空管吸收器相 比具有较低的投射辐射能流密度；
(集热器出口温度-环境温度)/太阳辐照度
太阳能热水器的应用
太阳能热水器的应用
平板型集热器产生的热水 温 度 达 30 ～ 70℃ ， 可 承 压 运 行，主要用于家庭热水制备和 区域供热，可以和建筑以多种 形式结合。但由于吸热板和盖 板之间存在空气夹层，会产生 对流散热，金属吸热板与金属 边框会向外传导散热，因此平 板型集热器存在着热损失大， 在低温环境中集热效率较低的 问题。
• 缺点：
由于玻璃和金属的热膨胀系数不同，玻璃管与金属管之间存 在温差，造成中温时(略低于350℃)真空封口处的玻璃容易脆裂， 从而难以在室外环境下长期维持真空度；在中温时光学选择性 涂层容易老化和脱落，难以长期维持大规模光学选择性吸收表 面的热稳定性。
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(4)内聚光式真空集热管
罩玻璃管中轴位置有吸热管，吸 热管下方有金属镜面反射板。 1、若反射板采用标准抛物面， 只有正面光束能汇聚到吸热管， 对于侧方光束必须有跟踪系统方 可接受。 2、内聚光真空集热管的反射板 采用复合曲面设计，可使正射光 束与斜射光束均能会聚在吸热管 上，无需跟踪系统。
家用太阳能热水系统
按系统运行方式分类： 1、自然循环系统 2、强制循环系统
3、直流式系统
自然循环系统
自然循环
➢系统依靠集热器与蓄水箱的 水温不同产生的密度差进行 循环，水箱中的水经过集热 器被不断加热。 ➢优点：
结构简单，运行安全可靠， 不需要循环水泵等。 ➢缺点：
为了防止系统中热水倒流 和维持热虹吸压头，蓄水箱 必须置于集热器的上方。