太阳能集热器的选型
太阳能集热器的类型与特点分析
太阳能集热器的类型与特点分析作者：夏伟淳来源：《中国科技博览》2018年第13期[摘要]随着环境的破坏和能源的大量消耗，发展新能源技术已经成为21世纪的重点领域，与传统能源相比，太阳能取之不尽、用之不竭，无污染，是一种理想的能源。
太阳能集热器是一种将分散的太阳辐射能集中起来并转换为热能的装置，在多个领域都有应用，本文就太阳能集热器的类型与特点进行分析。
[关键词]太阳能集热器类型特点中图分类号：R735 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0040-01太阳能集热器是一种将分散的太阳辐射能集中起来并转换为热能的装置，是太阳能热利用系统中的关键装置和核心部分。
太阳能集热器可以应用于太阳能热水器、太阳能干燥器以及太阳能热电站等不同的领域。
要想更好地利用太阳能集热器，就必须了解太阳能集热器的分类及特点。
一、太阳能集热器的分类电子技术的发展为太阳能集热器类型的多样化发展提供了可能。
首先，按照进入采光口的太阳辐射方向可以把太阳能集热器分为聚光型集热器和非聚光型集热器；而依照传热工质类型，可以把太阳能集热器分为液体型集热器和空气型集热器；有真空空间的太阳能集热器是真空管型集热器，不存在真空空间的为平板型太阳能集热器。
其中平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器是我们日常生活中最为最为常见的类型。
1.平板型太阳能集热器平板型太阳能集热器的主要构件有吸热体、透明盖板、隔热层和外壳等，在太阳能低温热利用体系中属于基本器件。
太阳光透过透明盖板投射在吸热体上，大部分太阳辐射能会被吸热体吸收，而后自动转换为热能，然后将热能传递给吸热体内的传热工质，温度会随着太阳辐射的增多而逐渐升高，有用热能慢慢在集热器中聚集。
同时，随着吸热体内温度的升高，透明盖板和外壳向会将吸附的热量向周围环境缓慢疏散，成为平板型太阳集热器的重要的热损失途径。
2.真空管型的太阳能集热器真空管型太阳能集热器是以平板型太阳能集热器为基础而研发的新型集热装置。
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。
集热器面积选型计算过程
集热器面积的选型计算长沙XXX 地产有限公司——XXX 一期项目：地理位置：纬度28°14′，经度113°06′，当地纬度倾角平面年平均日辐照量11061KJ/（㎡·d ）。
根据该建筑特点，使用间接式系统；按每日45℃总用水量1800㎏计，计算太阳能热水系统集热器面积及板式换热器面积：（1）直接系统集热器总面积可按下式计算)1()(L cd f i end w w c J f t t C Q A ηη--=………………………………（公式1） 式中： c A — 直接系统集热器总面积，㎡；w Q — 日均用水量，㎏，取1800㎏；w C — 水的定压比热容，KJ/㎏·℃，取4.187KJ/㎏·℃； end t — 储水箱内水的终止温度（用水温度），℃，取45℃； i t — 水的初始温度，℃，取15℃；f J — 当地集热器采光面上的年日均辐照量KJ/㎡，长沙取11061KJ/㎡；f — 太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%~80%，长沙取50%；cd η — 集热器的年平均集热效率；根据经验值宜为0.25~0.55，具体根据产品的实际测试结果而定，取0.55；L η — 贮水箱和管路的热损失率；根据经验为0.10~0.20，取0.20；经计算得：c A =23.23㎡。
（2）间接系统集热器总面积可按下式计算)1(hxhx C L R C IN A U A U F A A +=……………………………（公式2）式中：IN A — 间接系统集热器总面积，㎡；L R U F — 集热器总热损失系数，W/（㎡·℃）；对平板型太阳能集热器，宜取4~6 W/（㎡·℃），取4.2 W/（㎡·℃）；hx U — 换热器传热系数，W/（㎡·℃），取2500W/（㎡·℃）； hx A — 换热器换热面积，㎡；公式3计算得：1.404㎡，实际取1.5㎡，型号：BR01；c A — 直接系统集热器总面积，㎡；公式1计算得：23.23㎡。
我国目前使用的太阳集热器可大体分为两类
我国目前使用的太阳集热器可大体分为两类：平板型太阳集热器和真空管型太阳集热器：1、平板型太阳集热器平板型太阳集热器一般由吸热板，盖板，保温层和外壳四部分组成。
（1）吸热板（或吸热板芯）吸热板是吸收太阳辐射能量并向集热器工作介质传递热量的部件。
目前国内已大量采用铜材作为吸热板的材料，但也有采用铝合金，钢材，镀锌板和不锈钢的；沿海水质较差的地区，则有使用塑料的。
吸热板的涂层材料对吸收太阳辐射能量起非常重要的作用。
因为太阳辐射的波长主要集中在0.3～2.5的范围内，而吸热板的热辐射则主要集中在2～20的波长范围内，要增强吸热板对太阳辐射的吸收能力，又要减小热损失，降低吸热板的热辐射，就需要采用选择性涂料。
选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料，目前国内外的生产厂大多采用磁控溅射的方法制作选择性涂层，可达到吸收率=0.93～0.95，发射率=0.12～0.04，大大提高了产品热性能。
但对在常年环境温度较高的华南地区使用的集热器，为降低成本，也可选用非常选择性涂料——黑镍，黑铬，黑漆等作为吸热板涂层。
吸热板有如下几种结构：管板式，扁盒式和扁管式。
（2）盖板盖板的作用是减小热损失。
集热器的吸热板将接收到的太阳辐射能量转变成热能传输给工作介质时，也向周围环境散失热量；在吸热板上表面加设能透过可见光面不透过红外热射线的透明盖板，就可有效地减少这部分能量的损失。
盖板有如下技术要求：高全光透过率，耐冲击强度高，良好的耐候性能，绝热性能好，加工性能好。
（3）保温层保温层的作用是减少集热器向周围环境的散热，以提高集热器的热效率。
常用的保温材料有岩棉，矿棉，聚苯乙烯，聚氨酯等。
目前产品使用较多的是岩棉，最好是使用聚氨酯发泡制品。
（4）外壳为了将吸热板，盖板，保温材料组成一个整体并保持一定的刚度和强度，便于安装，需要有一个美观的外壳，一般用钢材，彩色钢板，压花铝板，铝板，不锈钢板，塑料，玻璃钢等制成。
太阳能集热工程方案
太阳能集热工程方案引言随着世界能源危机的加剧和环境污染的日益严重，人们对新能源的需求和重视程度越来越高。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源，已经成为了当前热门的研究和应用领域。
太阳能集热工程是指利用太阳能将光能转化为热能的一种技术，通过太阳能集热器将太阳能转换为热能，进而用于供热、热水等领域。
本文将着重介绍太阳能集热工程的方案设计，从太阳能集热器的选择、系统设计和工程实施等方面展开讨论。
一、太阳能集热器的选择1. 平板式太阳能集热器平板式太阳能集热器是目前应用较广泛的一种太阳能集热器，它由平板式集热器、储热箱、输热系统和辅助能源等组成。
平板式集热器的工作原理是利用类似于温室效应的原理，通过玻璃罩和集热板将太阳辐射能转化为热能。
其优点是结构简单、易于维护和管理，同时可以根据实际需求进行灵活布置和组合，适用于各种不同场景的应用。
2. 真空管式太阳能集热器真空管式太阳能集热器是一种利用真空管将太阳辐射能转化为热能的设备，它具有高效、稳定和抗风压等优点，适用于各种气候条件下的使用。
真空管式太阳能集热器的工作原理是通过真空管内部的吸热膜将太阳能转化为热能，并通过导热介质传递至储热箱中。
其优点是在强光照条件下能够获得更高的热能转化效率，适用于大规模集热系统的应用。
3. 碟式太阳能集热器碟式太阳能集热器是一种利用碟式反射器将太阳光线聚焦到集热管内将太阳能转化为热能的设备，适用于热水供应、空调系统和工业加热等领域。
碟式太阳能集热器的优点是可以实现高效的聚光效果，从而提高了能源利用率，且可以根据实际需求进行模块化布置和组合，适用于不同规模的应用。
二、太阳能集热系统的设计1. 热能储存系统的设计太阳能集热系统的热能储存是其关键环节，决定了太阳能集热系统的稳定性和可靠性。
常用的太阳能热能储存系统包括水箱式蓄热系统、盐水蓄热系统和相变储热材料等。
在实际设计过程中，需要根据实际应用场景和能源需求量来选择合适的热能储存方式，并考虑储热系统的容量、热损失和热能释放方式等因素。
各种集热器比较说明
目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板型集热器、全玻璃真空管集热器、热管真空管集热器、U形管真空管集热器。
各自的特点如下：平板型太阳集热器在春、夏、秋三季使用时效率高，且可以承压运行，但保温性能不如真空管太阳集热器，适合在春、夏、秋三季使用；如果冬季使用，应做特殊设计(采用回流防冻或防冻液二次回路防冻)，但集热效率很低。
且如采用回流防冻的方法，一旦回流不畅，平板集热器将可能被冻坏。
另外，平板型太阳集热器放置时，采光面必须有倾角（在杭州使用，倾角应在30°左右），布局摆放会受到一定限制。
全玻璃真空管集热器在-25℃的低温条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，冬季利用太阳能的效率比其它产品高，且成本较低，布局摆放不受角度限制；但全玻璃真空管集热器不能承压，且存在真空管破碎时液体的泄漏的问题，因此存在系统不可靠的问题。
热管真空管集热器可在零下50℃条件下使用，能够承压运行，可以直接用水作为传热介质，可靠、安全，方便，且冬季集热效率也较高，布局摆放也不受角度限制。
但产品成本稍高，热管真空管集热器生产时，技术要求较高，因此各个厂家的产品质量差别较大，选择时应特别注意。
U形管真空管太阳集热器是在真空管的内壁插入了一根U形的铜管，利用传热介质在U形铜管内流动将真空管吸收太阳热能带走，因而可封闭带压循环，不存在炸管泄漏问题，布局摆放也不受角度限制；但由于U形管集热器必须采用防冻液介质循环，成本相对也高，管理使用不方便。
综上所述，不同类型的太阳能集热器各有其优缺点。
考虑到该项目属于在奥体中心使用，要兼顾到先进性、可靠性、太阳能与建筑的协调性等因素，综合考虑，我们认为：选择热管真空管集热器比较理想。
具有可靠、高效、先进、维护管理方便，容易与多种建筑形式巧妙结合等特点，是今后太阳能发展的潮流和方向。
（1）太阳能集热器目前国内使用的太阳能集热器主要有平板集热器、真空管集热器、热管集热器。
平板集热器：优点：容易与建筑结合，承受压力能力高，维修率低。
太阳能集热器的优缺点(平板式)
太阳能集热器的优缺点（平板式）太阳能集热器是一种利用太阳能将光转化为热的装置，从而将太阳能转换为热能，是一种温室效应和能源危机的解决方案。
其中，平板式太阳能集热器作为一种广泛应用的太阳能集热器，其优缺点显得尤为突出。
优点1.简单方便平板式太阳能集热器的制造和使用较为简单，不需要复杂的技术和设备。
在设计和制造时，可以直接采用板材的形式进行加工，安装简单，易于维护保养。
2.成本低廉平板式太阳能集热器的生产成本相对较低，从而使得太阳能热水系统的成本相对较低，很多家庭用房屋顶安装太阳能集热器，由于太阳能的免费，并不需要购买额外的燃料，因此长期使用成本很低。
3.对环境友好太阳能发电和太阳能热水系统对于环境的污染极小，和其他发电方式相比，太阳能发电不释放任何有害的气体和化学物质，不导致空气、水质污染，没有噪音。
4.能源利用率高平板式太阳能集热器得益于其简单的设计结构和较低的制造成本，其目前市场上的光热转换率相比其他的太阳能集热器是最优化的，这也是其应用非常广泛的原因之一。
缺点1.受天气状况影响由于太阳能集热器的采集是基于太阳能源的，因此天气状况直接影响其处理能力。
在阴天和晴天光照不足的情况下，太阳能集热器的采集能力将会降低，影响使用效果。
2.空间和安装要求严格太阳能集热器需要安装在阳光充足的区域，且需要定期进行清洁和维护。
因此，如果是在一个密闭或者狭小的空间内使用，其效果会大大降低，所以其安装需要空间的支持，并且需要专业人员进行管理和维护。
3.需要长时间使用由于太阳能集热器依赖太阳光，所以其使用时间只能限于阳光充足的时间段内，如冬季阳光不足，而在夜晚也不能使用，使用时间则有所受限，需要进行更具保养和管理。
4.需要对应的热水设施如果用户需要使用太阳能集热器来加热水，但是却缺乏相应的储存设施（例如太阳能蓄热库等），则无法正常使用太阳能集热器。
总之，平板式太阳能集热器的优点是显而易见的，简单、低廉、环保，能源利用率高，但其缺点也不可忽视。
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。
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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。
建筑物的太阳能热水供应系统设计
建筑物的太阳能热水供应系统设计在当今世界，人们对于环境保护和可再生能源的需求越来越迫切。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源来源，备受关注。
建筑物的太阳能热水供应系统设计是利用太阳能将阳光转化为热能，提供热水给建筑使用。
本文将详细介绍建筑物太阳能热水供应系统的设计原理、主要构成以及设计要点。
一、设计原理建筑物的太阳能热水供应系统的设计原理是基于太阳能热水器的工作原理。
太阳能热水器系统包括太阳能集热器、热水储存装置和管道输送系统。
太阳能集热器通过吸收太阳辐射能将其转化为热能，传递给热水储存装置中的水，以提供热水给建筑物使用。
二、主要构成1. 太阳能集热器：太阳能集热器是太阳能热水系统的核心部件，其作用是将太阳光转化为热能。
太阳能集热器一般由玻璃罩板、吸热板和背板构成。
玻璃罩板用于捕获太阳光，并形成温室效应，提高集热效率。
吸热板通过热传导将太阳能转化为热能。
2. 热水储存装置：热水储存装置用来储存太阳能转化的热能，以满足建筑物的热水需求。
热水储存装置一般由水箱和保温层构成。
水箱用来储存热水，保温层则用来减少热能的损失，提高系统的效率。
3. 管道输送系统：管道输送系统负责将热水从太阳能集热器传输到热水储存装置或建筑物的热水供应点。
输送系统包括进水管道、出水管道、水泵和控制阀。
水泵用来增加水流速度，保证热能的传输效率。
控制阀则用来调整热水的流量和温度，以满足不同需求。
三、设计要点1. 太阳能集热器的选型：根据建筑物的用途和热水需求，选择适合的太阳能集热器。
常见的太阳能集热器有平板式太阳能集热器和真空管式太阳能集热器。
平板式太阳能集热器适用于低温热水需求，而真空管式太阳能集热器适用于高温热水需求。
2. 热水储存装置的设计：根据建筑物的热水需求和太阳能集热器的产热能力，确定热水储存装置的大小。
同时，保温层的设计要做好，以减少热能的损失。
保温层材料应选择导热系数小的材料，并确保保温层的完整性。
3. 管道输送系统的设计：根据建筑物的结构和热水供应点的位置，设计合理的管道布局和管道长度，尽量减少水流阻力和热能损失。
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。
太阳能热水系统(技术要求)
系统调试步骤
温度调节方法
系统可承受最低环境温度
维护、检修、清洗期限
霜冻气候启动系统方法
正常维护更换零件清单
防止系统冻坏及过热注意事项
系统的性能数据、设备参数
系统停止运行注意事项
使用特别注意事项
7、系统辅助热源
24小时供应热水的太阳能热水系统应配置辅助热源装置
定时供应热水的太阳能热水系统宜配置辅助热源装置
雷电 保护
●新建建筑太阳热水系统设计应符合GB50057《建筑 物防雷设计规范》中的规定。若太阳热水系统不在建筑 物避雷系统的保护范围，应增设避雷措施。 ●在既有建筑上安装太阳热水系统应符合GB50057 《建筑物防雷设计规范》中的规定增设避雷措施。
淋雨
◆太阳热水系统应有抵抗雨水冲刷而不被浸入的能力。 ◆按国家标准完成淋雨试验后，不允许有雨水浸入集 热器、水箱、通气口和排水口等。
间接系统应使用防冻传热工质。(工质凝固点应低于使用期内环境最低温度）
抗风
◆太阳能热水系统安装在室外的部分，应有可靠的 防风措施。 ◆应能经受不低于当地历史最大风力负载。按规范 计算设计抗风负载和设计措施。
抗冰雹
●太阳能热水系统应能抗击冰雹和其他与 冰雹质量相同的下落重物的撞击。 ●应能通过国家标准规定的耐撞击试验而 无破损现象。
规格和构造形式
2、集热器性能
集热器性能
热性能
光学性能
力学性能
耐久性
热性能
稳态瞬时效率
1、无反射器的全玻璃 真空管集热器的瞬时 效率截距不低于0.62 2、有反射器的全玻璃 真空管集热器的瞬时 效率截距不低于0.52 3、平板集热器的器 的瞬时效率截距不低 于0.72
平均热损系数
1、无反射器的全玻璃真空 管集热器的总热损系数不 低于3.0w/（㎡· ℃）； 2、有反射器的全玻璃真空 管集热器的总热损系数不 低于2.5w/（㎡· ℃）； 3、平板集热器的总热损系 数不低于6.0w/（㎡· ℃）；
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。
集中太阳能热水计算及选型
1.1热水设计参数
依据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）热水用水定额表，每人每次最高日用水定额120~160L（60℃），使用时间24小时。
按120L计算，120L *320=38400L。
1.2确定太阳集热器面积
q=120L/d
r
m=320
t=10℃
1
J=15812
L
f =50%
i η=50%
1η=20%
将数据代入公式，计算得
jz A =635.5㎡
L R U F =21.6（集热器采用平板集热器） K =6000
jr F =35
将数据代入公式，计算得jj A =677㎡
平板集热器屋面实际可装182组，每组2㎡，共计364㎡；尺寸为2米*1米。
板式换热器面积35㎡；
间接供水系统储热水箱容积：364*50L=18200L ，储热水箱尺寸为：2米*5米*2米（h ），材质：内胆采用304不锈钢，厚度2mm ，保温采用50mm 厚聚氨酯，外壳采用0.5mm 厚彩钢板。
补液箱：2米*1米*2米（h ）；材质：内胆采用304不锈钢，厚度2mm 。
太阳能循环泵：MVI 3202（采用变频控制）
流量：Q=364㎡*0.02L/（㎡.s ）*3600s=26.2m3/h
扬程：H=25m
功率：P=4kW
太阳能换热循环泵：MVI 1602
流量：Q=20m3/h
扬程：H=15m
功率：P=2.2kW
太阳能补液泵：MVI 408（变频定压补水）
流量：Q=4m3/h
扬程：H=75m
功率：P=2.2kW。
太阳能热水系统设备选型手册2.doc
第1章太阳能利用的一些基本概念1.1、太阳能集热系统：太阳能集热系统是指太阳能系统中从换热器经管路到集热器连接成的集热模块，主要设备及附件有集热器，循环水泵，膨胀罐，止回阀，排气阀，过滤器，换热器等。
其中换热器是太阳能集热系统与太阳能储热系统的接口，既属于太阳能集热系统又属于太阳能储热系统。
是系统换热设计的关键设备。
1.2、太阳能储热系统：太阳能储热系统是指太阳能系统中从换热器经管路到储热容器（储热水箱，储热水池或其他储热装置）连接成的储热模块，主要设备及附件有储热水箱，储热水池，换热水泵，止回阀，过滤器，换热器等。
其中换热器是太阳能集热系统与太阳能储热系统的接口，既属于太阳能集热系统又属于太阳能储热系统。
是系统换热设计的关键设备。
1.3、太阳能用热系统：太阳能用热系统是指太阳能系统中从储热装置经管路到用户连接成的用热模块。
这部分主要涉及到热水供应系统，太阳能空调机组等用热的部分，热水供应系统系统一般都是给排水专业主要负责。
我们只需要把储热装置与热水供应系统的连接接口位置及尺寸等标明即可。
涉及到复杂的能源分配方案，例如使用太阳能空调机组及设计有太阳能跨季节蓄热装置等类似的系统，我们必须全面负责整个设计计算及施工图纸绘制。
1.4、太阳能补液系统：太阳能自动补液系统是太阳能集热系统内液体介质长期使用挥发后对其进行补液的系统。
一般包含小吨位的补液箱，补液泵以及管路等。
太阳能补液系统有人工补液和自动补液，大型系统一般都采用自动补液。
1.5、太阳集热器：吸收太阳辐射并将产生的热能传递给热工质的装置1.6、真空管集热器：采用透明管并在管壁和吸热体之间有真空空间的太阳集热器。
1.7、全玻璃真空管集热器：有全玻璃真空管组成的集热器。
1.8、联集管：连接若干支真空管并构成传热工质通道的部件。
1.9、太阳能集热器倾角：太阳能集热器与水平之间的夹角。
1.10、自然循环系统:仅利用传热工质内部密度变化，来实现集热器与储水箱之间进行循环的太阳能热水系统。
槽式太阳能集热器产品标准
槽式太阳能集热器产品标准1. 引言1.1 槽式太阳能集热器概述槽式太阳能集热器是一种利用太阳能进行热转换的设备，通过模块化的设计和高效的集热结构，将太阳能转化为热能，用于供暖、热水等领域。
槽式太阳能集热器以其高效率、长寿命、适用性广泛等优点，受到越来越多人的青睐。
槽式太阳能集热器的工作原理是利用太阳能辐射加热集热管内的传热介质，在集热器内部形成热流动，通过热交换器将热量传送至使用者。
槽式太阳能集热器的结构设计主要包括集热器本体、集热器支架、传热介质等组成部分，其中集热器本体的设计直接影响着集热器的效率和稳定性。
槽式太阳能集热器的性能指标包括集热效率、热损失系数、运行可靠性等，这些指标反映了集热器在不同条件下的工作表现。
槽式太阳能集热器的使用范围非常广泛，可以应用于家庭热水、游泳池加热、工业热水等领域。
随着太阳能技术的不断发展，槽式太阳能集热器的发展趋势是向着更高效率、更环保、更智能化的方向发展。
逐渐取代传统能源，成为绿色能源利用的主力军。
2. 正文2.1 槽式太阳能集热器的工作原理槽式太阳能集热器是一种利用太阳能进行热能转化的设备，其工作原理主要包括太阳能辐射吸收、热量传导和热水循环利用等几个关键步骤。
太阳能辐射吸收是槽式太阳能集热器的核心工作原理。
在太阳高照射强度下，太阳能辐射通过集热器的表面吸收，将光能转化为热能。
槽式太阳能集热器通常采用具有优良吸收性能的表面材料，如黑色涂层或涂层吸收膜，以最大程度地吸收太阳能辐射。
热量传导是槽式太阳能集热器实现热能转化的关键过程。
通过集热器表面吸收的热能会迅速传导到集热管内部的工质（通常为水或其他工质），使工质升温。
集热器一般采用高导热性能的材料，如铜、铝等金属，以确保热能传导效率。
热水循环利用是槽式太阳能集热器工作原理的最终体现。
升温后的工质会通过管道输送至储水箱或热水器中，供热水使用。
在这个过程中，工质的温度会逐渐降低，而集热器则会不断吸收太阳能辐射，保持循环。
太阳能系统管径选型表
管径
D
21.03 mm
流量 流速
v
0.00013889
m3/s
c
0.4
m/s
Pi
Pi
3.14
最大流速 中间流速 最小流速
1.00
m/s
0.80
m/s
0.50
m/s
•对于平板集热器 和全玻璃真空管 集热器，国内外 普遍采用0.015～ 0.02 L/s•m2（以 集热器吸热体面 积进行计算）。 •对于热管式和直 流式真空管集热 器，推荐采用 0.007 L/s•m2（以 集热器吸热体面 积进行计算）
54
60
76
No.
集热器面积 m2
1
8
2
16
3
24
4
32
5
40
6
48
7
56
8
64
9
72
10
80
11
88
12
96
小计流量 (L/h) 480 960 1440 1920 2400 2880 3360 3840 4320 4800 5280 5760
小计流量 (m3/h)/1000
0.48 0.96 1.44 1.92 2.4 2.88 3.36 3.84 4.32 4.8 5.28 5.76
第1区 第2区 第3区 第4区 第5区 第6区 第7区 第8区 第9区 第10区 第11区 第12区
12
54
13 58.5
14
63
15 67.5
16 135
小计流量 (L/h) 270 540 810 1080 1350 1620 1890 2160 2430 2700 2970 3240 3510 3780 4050 8100
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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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。
但由于平板集热器的结构和形状等原因，这一措施一时还难于实现，因此，平板集热器只能运行在60℃以下的工作温度，若运行温度较高时，集热效率明显降低。
在冬季，环境温度较低，平板集热器的热损失很大，还面临被冻坏的危险。
所以，在寒冷地区，平板集热器不能全年运行，从而使平板集热器的应用范围受到了许多限制。
1.2真空管型太阳能集热器类
由若干支真空管按一定规则排成阵列，与联集管、尾架和反射器等组装成的太阳集热器模块称为真空管太阳集热器。
由于真空管采用真空保温，因此，散热损失比平板集热器显著减小，在60℃以下的工作温度下，仍具有较高的热效率，在寒冷的冬季，仍能集热，并有较高的热效率。
近十几年来，真空管集热器得到了广泛的应用，并分化出许多类型的产品，不同类型的真空管集热器，
其性能差别很大，应用范围也不同。
现分述如下:
1.2.1全玻璃真空管太阳能集热器
1) 普通型全玻璃真空管集热器
全玻璃真空管由玻璃管、太阳能吸收膜、真空夹层、外玻璃管、支撑卡子、吸气剂组成。
当太阳光透过外管，照射到内管外壁时，镀有选择性涂层的内管外壁将太阳能转变成热能，并传给内管中的工质。
由于内、外管之间被抽成了真空，再加上选择性涂层对太阳光的高吸收率、低红外发射率，从而最大限度的减小了散热损失。
普通平板集热器的热损系数为)/(8~)/(622C m W C m W ︒⋅︒⋅，采用选择性涂层的平板集热器，其热损系数只能降到)/(5~)/(422C m W C m W ︒⋅︒⋅，而全玻璃真空管的热损系数都在)/(9.02C m W ︒⋅以下，远小于平板集热器。
因此全玻璃真空管的空晒温度可以达到200℃ 以上，能轻松的将冷水烧开。
全玻璃真空管在中、高温区域具有较高的集热效率，同时在一18℃的温度下，仍能正常产生热水。
普通型全玻璃真空管的优缺点主要如下：
优点：太阳能集热效率高、成本低，因此在家庭太阳能热水器上被广泛采用。
缺点：真空管破碎后管内介质泄漏；真空管与联集管采用橡胶密封，不能承压运行。
2)改进型全玻璃真空管集热器。
为解决全玻璃真空管集热器易破碎和不能承压的缺点，太阳能生产厂家对其做了改进，推出了改进型的全玻璃真空管集热器。
比较成熟的主要有U 形管全玻璃真空管集热器和热管全玻璃真空管集热器。
U 形管全玻璃真空管集热器工作原理是：在太阳光照射下，全玻璃真空管内管吸收太阳辐射能，内管内壁及内管内的空气被加热达到较高的温度，铝翼片将热能传递给U 形铜管外壁，再传给U 形铜管内的液体介质(一般为防冻液)，通过联集管内液体介质的循环流动，将热能带走。
U 形管集热器的优缺点如下：
优点：1．真空管内不走水，不存在炸管泄漏问题；2．可以承压运行；3．可以任意摆放。
缺点：1．热效率显著下降；2．成本显著增加；3．系统阻力大，循环介质容易过热汽化。
小热管集热器是一种在全玻璃真空管内插入一根金属热管，热管受热端与真空管内壁通过翅片紧密结合，热管冷凝端插入联集管内，联集管外用保温材料保温，联集管左右留有介质进出管口。
其工作原理是：在太阳光照射下，全玻璃真空管内管吸收太阳辐射能，内管内壁内的翅片被加热，翅片将热能传递给热管吸热端，再通过热管传到热管的冷凝端，热管冷凝端再将热能传给联集管中的介质。
小热管集热器同样解决了玻璃管破碎，介质泄漏等问题。
小热管集热器的优缺点如下：
优点：1．真空管内不走水，不存在炸管泄漏问题；2．可以承压运行。
缺点：1．热效率显著下降，冬季效果更差；2．成本显著增加。
1.2.2 玻璃一金属封接真空管太阳能集热器
1)玻璃一金属封接式真空管
玻璃一金属封接式真空管的结构与全玻璃真空管相似，所不同的是全玻璃真空管的吸热体是玻璃管，而玻璃一金属封接式真空管的吸热体是金属吸热片；全玻璃真空管的吸热体(内管)与外管是靠玻璃与玻璃熔封在一起，而玻璃一金属封接式真空管的吸热体与外玻璃管是靠玻璃与金属封接在一起的。
由此可见，全玻璃真空管采用玻璃与玻璃熔封，其加工技术和工艺相对比较简单，成本低，但玻璃吸热体易破碎，可靠性差。
玻璃一金属真空管采用玻璃与金属封接，由于金属与玻璃的热膨胀系数不同，在封接技术方面较为困难，因而工艺复杂，成本高，但金属传热体具有稳定、可靠、承压、耐冷热冲击等优点。
目前，国内生产的玻璃一金属封接式真空管主要有热管式和直流式两种。
2)玻璃一金属封接式热管真空管集热器
此种集热器也被称为大热管集热器，其工作原理是：太阳光透过玻璃管照射到金属吸热板上，涂有选择性涂层的吸热板将太阳辐射能转变成热能，吸热板上的热管吸热端吸收热能后，热管介质汽化并上升到热管冷凝端，热管冷凝端将热能传给铝传热块，铝传热块再传给铜管联集管内的介质(一般为水)。
大热管集热器的优缺点如下：
优点：80℃左右的工作温度段仍具有较高的热效率；系统可以直接用水作为传热工质，且大热管与联集管拆卸方便，因此安装和管理维护简单方便；系统传热工质仅在集热器联集管内流动，系统阻力小，不易过热，运行可靠；系统可承压运行，且不存在炸管泄漏问题。
缺点：大热管制造工艺复杂，技术含量高，成本较高。
1.2.3 CPC热管式真空集热器
CPC热管式真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置。
它由非跟踪聚焦型的复合抛物面聚光器CPC 和热管式真空管（接收器）组成。
CPC是一种非成像低聚焦的聚光器。
它根据边缘光线原理设计，可将给定接收角范围内的入射光线按理想聚光比收集到接收器上。
热管式真空管将光能转化为热能，再由介质带走。
CPC热管式真空管集热器同时运用了真空技术和热管技术，具有热损失少、热容量小、热二极管特性、宽工作范围等优点，是一种性能良好的中温集热器。
2对太阳能集热器的要求和综合比较
2.1太阳能系统对太阳能集热器的要求主要应包括如下几点：
1)集热器在70℃～80℃的工作期间具有较高的热效率，以达到充分利用太阳能源的效果；
2)集热器能够承压运行，以确保系统工作可靠；
3)集热器能够水平放置，以方便楼面太阳能布局和整体美观协调等；
4)太阳能系统后期使用管理的方便性；
5)系统运行的可靠性；
6)太阳能系统的存在不会给机场、人流多的公共场所带来任何可能的安全隐患。
2.2各种太阳能集热器的综合评价
根据各种太阳能集热器的热效率、承压性能、布置方式、可靠性、后期管理及成本等方面综合评价，结果见下表。
参考文献：
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[3] 申刚.浅述太阳能集热器的选型[J].山西建筑,2008,34(18):241
[4] 赵玉兰.CPC热管式真空管集热器的集热效率分析[J].石油化工设备,2006,35(4)。