全玻璃真空太阳能集热管
全玻璃真空集热管工作原理
全玻璃真空集热管工作原理
全玻璃真空集热管是一种重要的太阳能利用技术，它利用太阳能将热量转化为可使用
的热能。
下面我们将详细介绍全玻璃真空集热管的工作原理。
全玻璃真空集热管由玻璃外壳、吸热管、蒸汽室、热传导棒和玻璃内壳组成。
它的工
作原理基于光热转换和热传导原理。
当太阳辐射照射到集热管的玻璃外壳上时，玻璃外壳会通过玻璃的透过性，将光能转
化为热能，并散布到吸热管上。
吸热管内充满了导热剂，当吸热管被热能照射后，导热剂
将吸收光能并升温，导热剂温度升高后将产生热对流，将热能传导到集热管的上端蒸汽
室。
吸热管内的导热剂受热后，会使水在蒸汽室中沸腾，生成蒸汽。
蒸汽的温度和压力随
着吸热管受热时间的延长而增加。
这些高温高压的蒸汽会充满蒸汽室，并向上顶起，通过
热传导棒传导至集热管的上端。
接着，当高温高压的蒸汽通过热传导棒传导至集热管的上端时，会释放热量，将热量
传递给集热管的玻璃内壳。
玻璃内壳的材质使其能够保持真空状态，并且有很好的保温效果，从而能够最大限度地减少热量的散失。
这样，集热管内部就形成了一个高温高压的热区，从而将太阳能转化为热能，并保持热能的长期稳定输出。
集热管内的高温高压热能可以被用于各种应用，比如加热水、驱动发动机等。
这就实
现了太阳能的利用，并为人们的生活提供了可再生的能源。
全玻璃真空集热管利用太阳能将热量转化为可使用的热能，通过多个部件的协同作用，实现了从太阳辐射到热能输出的过程。
它在可再生能源利用方面具有良好的应用前景，能
够为环境保护和节能减排做出贡献。
全玻璃真空太阳集热管关键技术参数研究进展
全玻璃真空太阳集热管关键技术参数研究进展
丁祥;高文峰;张有刚;李琼
【期刊名称】《真空科学与技术学报》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】全玻璃真空太阳集热管是太阳能热利用系统的重要组成部分,其性能参数的优劣直接影响到太阳能热利用系统的热性能、耐久可靠性和节能效果。
文章从真空管基本结构和工作原理的介绍出发,对影响真空管性能的光学性能、热性能等关键技术参数及玻璃管材料、真空性能等其他技术要求的研究进展做了详细分析,并在长期从事科研和检测工作的基础上,给出了提升真空管的产品性能可从玻璃管生产优化、新涂层开发、真空性能加强、技术创新、先进设备开发、标准修订等方面的建议。
【总页数】9页(P101-109)
【作者】丁祥;高文峰;张有刚;李琼
【作者单位】云南师范大学太阳能研究所;国家太阳能热水器质量检验检测中心(昆明)
【正文语种】中文
【中图分类】TK513
【相关文献】
1.硼硅玻璃3.3：全玻璃真空太阳集热管用玻璃
2.全玻璃热管真空太阳集热管的自动化热性能测试系统的研发
3.内聚光膜式全玻璃真空太阳集热管真空品质表征方法
4.全玻璃真空太阳集热管真空度测量及残气分析
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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。
全玻璃真空集热管工作原理
全玻璃真空集热管工作原理全玻璃真空集热管是一种高效的太阳能集热器，通过引入真空技术和玻璃材料制造而成，具有优良的隔热性能和光热转换效率。
它在太阳能利用领域具有广泛的应用，能够有效地转化太阳能为热能，为人们的生活提供热水、空调、采暖等能源。
全玻璃真空集热管的工作原理是基于太阳能的光热转换过程。
其工作原理可以分为太阳辐射的吸收、传导和传热三个过程。
当太阳光照射到集热管的玻璃外壁上时，玻璃的透明度使大部分光线能够穿透并被吸收板吸收，吸收板通常为涂有吸热涂层的金属板，例如铝板。
吸热板会将光能吸收并转化为热能，提高板的温度。
吸热板传导热量到集热管内部的工质（通常为水或导热油）。
由于集热管的内部是处于真空状态的玻璃管，而真空是一种极佳的隔热材料，因此可以很好地阻止集热管内部工质的热量向外传递。
当工质被加热后，它会上升到集热管的顶部，通过热交换器将热量传递给需要热能的系统，比如热水供应系统或暖气系统。
冷却的工质会重新流回到底部，完成循环。
全玻璃真空集热管的工作原理基于此简单的光热转化循环过程，利用太阳能的辐射能量为人们提供清洁的可再生能源。
它具有结构简单、效率高、寿命长的特点，适用于各种气候条件下的太阳能利用，并已经在许多国家得到广泛应用。
广泛的应用带来了对全玻璃真空集热管性能与可靠性的更高要求。
目前，研究人员正在不断努力提高集热管的光热转换效率，延长其使用寿命，降低制造成本，以期能更好地满足太阳能利用系统的需求。
全玻璃真空集热管的工作原理基于太阳能的光热转换，高效地将太阳能转化为热能，为人们提供清洁、可再生的能源。
随着太阳能利用技术的不断发展，全玻璃真空集热管将会在未来得到更广泛的应用。
7-环境因素对全玻璃真空太阳集热管热损系数测定的影响
由图 3 可知，当设定温度为 23℃时， 56%的平均环境温度出现在 22℃-23℃之间， 31%的平均环境温度出现在 21℃-22℃,13% 的平均环境温度出现在 23℃-24℃之间。 2.2 散射辐照度对热损系数测定的影响
热损检测在室内进行不会有直射阳光， 但是会有一定的辐射度，原平均热损系数公 式：
标称封离 度长
（mm）
实测容 水量 （kg）
1
1800
58
47
0.260
13
2.526
2
1800
58
47
0.260
13
2.490
3
1800
58
47
0.260
13
2.512
试验在恒温恒湿房内进行，试验时采用测 量精度为 0.5 级的 TP9032U 温度测试系统对 热损试验过程中的工质温度及环境温度进 行测试；辐照表采用荷兰 Kipp&Zonen 公司 生产的 CMP6 型号的一级辐照表；风速测量 采用 EC9-1 高动态性能测风传感器风速仪 监测。试验过程中所采用的仪器设备均已溯 源。
从实验结果可见，设定环境温度为 23 ℃时，稳态环境温度波动还是较大，主要原 因是实验室空间较大，密封性不好，温度波 动范围在±1℃。实际检测时，环境温度设 定应该为 22℃-24℃，这样才能满足标准要 求，结合图 1 看，22℃-24℃之间测得热损 值稳定性较高、变化小。当设定环温为 23
2
℃，由上百次平均热损检验数据可知，平均 环境温度值如图 3 所示。
与 45℃左右温度时平均热损系数相当，总平 值的复现性较难，给检测上带来较大的难
均热损系数能反映真空管在整个温度过程 度。对于那些边缘数值需要进行多少试验，
全玻璃真空集热管工作原理
全玻璃真空集热管工作原理
一、结构组成
全玻璃真空集热管是由透明玻璃外壳、真空夹层、吸热管、罩盖和支撑管等几部分组成。
其中，吸热管是全玻璃真空集热管的核心部件，它是由玻璃毛坯拉制而成，在其外表面涂有选择性吸收涂层，以实现太阳能的吸收和转换。
二、工作原理
全玻璃真空集热管的工作原理主要是热虹吸效应。
在太阳照射下，吸热管吸收太阳能，使得管内温度升高，管内的工质（通常为水或其他流体）受热膨胀，密度减小，从而上升到管口。
同时，在管子的底部，工质的温度较低，密度较大，从而下沉至管底。
这样，工质在吸热管内形成循环，不断将太阳能吸收并转化为热能。
在全玻璃真空集热管中，由于真空夹层的存在，可以有效地防止空气对流和传导散热，使得热能被更加有效地吸收和利用。
此外，透明玻璃外壳可以透过太阳光，并将太阳光聚焦到吸热管上，从而提高太阳能的吸收效率。
总的来说，全玻璃真空集热管通过热虹吸效应和高效能的太阳能吸收涂层，实现了对太阳能的高效吸收和利用，是一种重要的太阳能转换装置。
全玻璃真空管检验标准 (入库出厂)
荣事达太阳能科技有限公司全玻璃真空管检验标准文件编号：RSD-JY-0011范围本标准规定了全玻璃真空太阳集热管的技术要求、检验规则以及标志、包装、运输和贮存。
2引用标准GB/T191—90 包装储存图示标志GB/T17049—2005 全玻璃真空太阳集热管3技术要求3.1 太阳选择性吸收涂层的太阳吸收比（AM1.5）：3.1.1 高寒、高效膜α≥0.923.1.2 高温膜α≥0.943.2 太阳选择性吸收涂层的半球发射比：3.2.1 高效膜εh≤0.08 （80℃±5℃）3.2.2 高寒、高温膜εh≤0.07 （80℃±5℃）3.3 空晒性能太阳辐照度G≥800W/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃全玻璃真空太阳集热管以空气为传热介质，空晒温度为ts ，空晒性能参数Y=（ts-ta）/G，φ47的真空管 Y≥200℃.m2/kW。
φ58的真空管 Y≥175℃.m2/kW。
3.4 闷晒太阳曝辐量太阳辐照度G≥800W/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃全玻璃真空太阳集热管以水为传热介质，初始温度不低于环境温度，闷晒温度增加35℃时，所需太阳曝辐量为Hφ47的真空管 H≤3.6MJ/ m2。
φ58的真空管 H≤4.8MJ/ m2。
3.5 平均热损系数全玻璃真空太阳集热管平均热损系数ULT≤0.75W/（m2℃）。
共 4 页第 1 页年月日实施文件编号：3.6 真空夹层内气体压强全玻璃真空太阳集热管真空夹层内的气体压强P≤5×10-3Pa。
3.7 耐热冲击全玻璃真空太阳集热管应能承受25℃以下冷水与90℃以上热水交替反复冲击三遍而不损坏。
3.8 耐压全玻璃真空太阳集热管内应承受1.0Mpa压力。
3.9 抗冰雹全玻璃真空太阳集热管应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下无损坏。
3.10 外观与尺寸3.10.1 外观3.10.1.1 全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层颜色，目测应无明显差异，膜层不得起皮或脱落，颜色以蓝黑、黑蓝、黑紫为主色。
U型管和玻璃金属热管及平板的对比
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％。
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。
太阳能热水器工作原理图
太阳能热水器工作原理图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。
太阳热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。
集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,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玻璃盖板,被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。
吸热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,同时通过下循环管不断补充温度较低的水,如此循环往复,最终整箱水都升高至一定的温度。
现有的平板式集热器,基本上都采用结合良好的多管组合方式,如滚压或压延方法等,其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。
影响平板式集热器板芯性能的主要因素,一是结构设计,二是表面吸收涂层。
设计良好的集热器的板芯肋片效率应该在93%以上。
集热器的板芯肋片效率与板芯结构、表面处理以及集热器整体结构有关。
集热器整体结构的影响可以用总传热系数来描述,其影响程度与自身的几何尺寸(肋片厚度、材质)是一样。
也就是说,在同等效率的情况下,集热器热损小时板芯可以薄一些。
选择性吸收表面可以提高集热效率,但是市面上这类产品为了提高经济效益,往往肋片较薄。
用于热水器场合时,这类产品的实际集热效果与选择性差一些(甚至没有选择性)但肋片厚一些的集热器不会有太大的区别。
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,设计良好的系统只要有5~6?以上的温差就可以循环很好。
水循环管路管径及管路分布的合理性直接影响到集热器的热交换效率。
多数情况下,自然循环家用热水器系统管路中的流态都可以视为层流。
集热器内管路系统的阻力主要来自沿程阻力,局部阻力的影响要小得多,其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。
真空管太阳能热水工程解决方案
真空管太阳能热水工程解决方案按用户使用要求设臵太阳能吸热工程模块，配合辅助加热系统，真空管太阳能集热器，每平方集热面积能量约相当于500W，Φ58/1.8米/50管一个的集热模块有效集热面积6平方，相当于3kw，在屋顶预留位臵，布臵太阳能集热模块组，800管集热器，相当于48KW，按湖南地区年日照1800小时计算，年产能48KW×1800小时等于8.6万度，按每度经营用电1.00元计算，等于8.6万元。
按年平均效率60%计算，每年节约运行费用5.2万元。
“天地融”太阳能集热模块整机按15年无故障设计，正常维护下使用年限可达25年以上。
保温水箱储水量设计按集热器配臵设臵，为保证冬季能在6个小时左右使冷水升温到45℃（初始水温8℃），则需将保温水箱制造成nKW的电加热水箱。
经这样改造后还可做到24小时供热水。
使用电热辅助系统，设备造价低，运行费用适中，安全性可控制，设备维修费用也较低，且不受天气气候的影响。
系统工作原理晴天，由太阳能集热器循环加热保温水箱中存水至设定温度，供各用水点使用，当阴雨天太阳能效果较差，产热水量不足，且水箱中的水温低于设定温度时，电加热自动启动，将水加热至设定温度，从而保证全部人员用水需求，达到高效利用太阳能自然热能，大大降低运行费用的效果，整个系统为全自动微电脑定时定温控制，无需专人管理。
三、工程设计标准及技术参数（一）热水系统设计标准（依据）《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003，2009年版）《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)《室外给水设计规范》( GB50013- 2006)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)《民用建筑节水设计标准》(GB50555-2010)《建筑中水设计规范》(GB50336)；《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)《太阳热水系统技术条件》GB/T19141—2003《家用太阳热水系统安装技术规范》DB43湖南省地方标准《太阳热水系统热性能》GB/T18708—2002《太阳热水器技术条件》检验方法NY/T343—1998农业部标准《采暖与卫生工程施工及验收规范》GBJ242—82《建筑荷载规范》GBJ9—87:《钢结构设计规范》 GB 50017-2003《长沙市民用建筑节能管理办法》《长沙市建筑安装施工定额》2007《长沙市建设造价》2011四、热水系统主设备技术参数1、单组（50支）真空管太阳能集热模块技术参数如下表（强制循环状态）五、方案设计特别说明（1）选用优质铜钢膜系、双真空全玻璃高效集热管，304/2B不锈钢尾托及保温连箱，不锈钢方管联接支架。
全玻璃真空太阳集热管工艺操作规程
全玻璃真空太阳集热管工艺操作规程第一章：引言全玻璃真空太阳集热管是一种高效利用太阳能的热水器设备，其工艺操作规程对于保证设备安全运行和性能优化具有重要意义。
第二章：设备概述全玻璃真空太阳集热管由吸热系统、传导系统和储水系统组成，其工作原理是利用太阳能将水加热至设定温度。
第三章：操作规程1.启动操作–开启集热管的进水阀和排水阀；–检查阀门连接处是否有漏水，确保无渗漏现象；–开启集热管的电源开关，并观察设备运行情况。
2.日常操作–定期清洗集热器表面，保持高效的吸热性能；–检查各部件连接是否牢固，如有松动应及时加以处理；–定期测量集热管的工作温度和压力，确保设备正常运行。
3.停机操作–关闭进水阀和排水阀，停止供水流入；–关闭电源开关，确保设备停止工作；–善加保管设备，防止损坏。
第四章：维护保养1.清洗–每个月对集热器进行清洗一次，去除积尘和杂质，保持吸热性能；–注意清洗时不要碰撞到玻璃真空管，防止破损。
2.润滑–定期对传动系统进行润滑保养，确保运转灵活；–使用专用润滑油，注意适量使用，防止过多积聚。
3.检修–如有异常情况出现，应立即停机检修；–严禁非专业人员擅自拆卸设备，如需更换零部件，应由专业人员操作。
第五章：安全注意事项1.高温注意–集热管在工作时会有高温产生，操作人员应注意防止烫伤；–使用时应佩戴防护手套和工作服。
2.电气安全–操作人员必须具备一定的电气知识，谨慎操作电源开关；–发现电气故障应立即与电气维修人员联系处理。
结语全玻璃真空太阳集热管是一种绿色环保的能源设备，正确的工艺操作规程和定期维护保养能够延长设备寿命，提高热水器的利用效率，希望操作人员严格按照规程操作，确保设备安全稳定运行。
全玻璃真空集热管的基本结构
全玻璃真空集热管的基本结构嘿，大家好！今天咱们聊聊一个很酷的玩意儿——全玻璃真空集热管。
这东西听起来高大上，其实它就是个能把阳光变成热量的神器，简直是太阳能的“小马达”。
那么，这个集热管到底是个啥结构呢？让我们一起捋一捋！1. 全玻璃真空集热管的外观首先，咱们得从外观说起。
全玻璃真空集热管，顾名思义，它的外壳是用玻璃做的。
想象一下，一个个亮晶晶的管子，就像一根根可爱的“小雨伞”，在阳光下闪闪发光。
其实，它们都是围绕着真空这个“隐形侠”工作，真空的存在就像把阳光的热量牢牢地锁住，不让它们轻易跑掉，真是个聪明的设计啊！1.1 玻璃管的设计这玻璃管的设计可真不简单，外层是高强度的特殊玻璃，能抵挡各种恶劣天气。
你要是担心下雨、下雪什么的，这可真不在话下。
这些管子就像一身铠甲，牢牢守护着里面的热量。
外面看着光鲜亮丽，里面可是秘密武器哦！1.2 真空的作用说到真空，咱们得详细聊聊。
你知道吗，真空就像个完美的隔离器，能把热量和冷空气隔绝开。
没了空气，热量就不容易流失，这样阳光一照，热量就乖乖地被吸收了。
就像把阳光放在了一个“保温杯”里，温度稳得不要不要的。
2. 内部结构的奥秘接下来，我们要一探究竟，看看这个集热管的内部结构。
其实，里面可真有门道，特别是那个集热器，它就像个“热量吸尘器”，把阳光吸进来，转化成热量，真是神奇。
2.1 选择合适的材料集热器一般用铝或者铜制成，这两种材料热传导性都很好，简直是“热量的搬运工”。
它们能迅速把吸收到的阳光热量传递给周围的水，让水变得温暖如春。
冬天洗澡再也不怕冷水泼身上，真是幸福啊！2.2 结构的紧凑设计而且，这个集热管的设计非常紧凑，内部空间利用得相当巧妙。
就像是把阳光的能量装进了小巧的“热量宝盒”，让它们集中发力，效率杠杠的。
简直就是节能环保的典范，谁不想用这样的“宝贝”呢？3. 工作原理的魅力现在，咱们来聊聊这个集热管是怎么工作的。
它的工作原理就像魔术一样，让你眼前一亮。
怎样判断全玻璃真空太阳集热管的性能
怎样判断全玻璃真空太阳集热管的性能？阅读提示：全玻璃真空太阳集热管（以下简称真空集热管）是当前我国太阳能光热领域产量最大，使用最广，节能效果最突出的太阳热水系统的核心基础元件。
它的性能好坏，直接关系到热水器的热性能。
目前，国内生产真空集热管的厂家与品牌众多，技术水平参差不齐，价格高低悬殊，宣传口径也很不一致。
那么，怎样判断真空集热管的性能好坏呢？1.太阳透射比新国标中规定的玻璃管材料的太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。
这是针对名为“硼硅玻璃3.3”的一种高硼硅玻璃材料的理化性能指标。
“硼硅玻璃3.3”的平均线热膨胀系数α（20℃～300℃）=（3.3±0.1）×10-6K-1。
我们习惯把它称为“硼硅玻璃3.3”。
用“硼硅玻璃3.3”制作的玻璃管，其太阳透射比τ≥0.89（AM1.5）。
“AM1.5”即大气质量为1.5。
所有制作真空集热管的厂家，都会说自己使用的原材料是“硼硅玻璃3.3”。
但是，如果制作真空集热管的玻璃不是“硼硅玻璃3.3”，或是其含有过多的其他元素（如铁），玻璃颜色就会带有其他颜色（如绿色）。
这样的玻璃材料制作出的真空集热管，太阳透射比会大大低于0.89（AM1.5），因而严重影响集热管的热性能。
2.太阳吸收比与半球发射比太阳吸收比与半球发射比是对太阳选择性吸收涂层的技术要求。
新国标规定：吸收涂层的太阳吸收比α≥0.86（AM1.5），与旧国标相同。
半球发射比εh≤0.080(80℃±5℃)，比旧国标（0.09）降低了0.01；对于真空集热管来说，既要有较高的太阳吸收比，还要有很低的发射比，集热管的热效率才会得以提高。
因此，这是两个极为重要的参数。
目前，我国制作真空集热管普遍采用的仍然是多层铝-氮/铝太阳选择性吸收涂层制造技术。
这一技术是清华大学殷志强教授和他的同事们于1984年发明，1985年申报国家专利，1987年获得批准的（专利号：zl851001424）。
全玻璃真空太阳集热管种类和优缺点
基于紫金管的基础上，头部密封，吸热效率更高
封口不稳定，容易洞穿，保温效果没有走水的吸热管好。
三维聚光管
PEPAC多靶干涉膜
外观：深紫偏黑色，反面有亮银色度膜层
基于紫金管的基础上，反面添加聚光反射膜
聚光反射膜阻碍了管背部对漫反射光线的吸收，反而吸热效果不及紫金管
蓝晶管
PEPAC多靶干涉膜
外观：深紫和深蓝相间
基于紫金管的基础上，添加干涉膜，能吸收更宽的光谱的光波，吸收效率比紫金管高
极地超寒管
PEPAC多靶干涉膜
外观：深紫偏黑色，内管偏芯
吸收效果好
价格高，性价比偏低，由于是70MM直径，运输和安装有所不便，运输中容易损坏，运输成本高。
全玻璃真空太阳能集热管种种类和优缺点
前言
全玻璃真空太阳能集热管的结构和工作原理：全玻璃真空太阳能集热管由内、外两根同心圆玻璃管构成，具有高吸收率和低发射率的选择性吸收腊沉积在内管外表面上构成吸热体，内外管夹层之间抽成高真空，其形状像一个细长的暖水瓶胆，如图下图所示。它采用单端开口，将内、外管口予以环形熔封；另一端是密闭半球开有圆头，由弹簧卡支撑，可以自由伸缩，以缓冲内外管热胀冷缩引起的应力。弹簧卡上装有消气剂，当它蒸散后能吸收真空运行时产生的气体，保持管内真空度。
其工作原理是太阳能透过外玻璃照射到内管外表面吸热体上转换为热能，然后加热内玻璃管内的传热流体，由于夹层之间被抽真空，有效降低了向周围环境散失的热损失，使集热效率得以提高。
全玻璃真空太阳能集热管的产品质量与选用的玻璃材料、真空性能和选择性吸收膜有重要关系。
种类划分
当今市场上主流的吸热管，由于吸收膜层的材料不同，全玻璃真空太阳能集热管种类大致可划分以下几种：普通管、三高管、紫金管、超导管、三维聚光管、蓝晶管、极地超寒管等
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管的寿命。 3、 质保措施
公司是全行业第一个率先通过 ISO9000：2000 国际质量体系认证的 企业。建立了完整的质量保证体系，加强对原材料、半成品和成品的 过程检验工作，对关键工序的操作实行“工号”对应管理，保证产品 质量的可追溯性。我们参照镀膜管的国家标准，制定了高于国家标准 的企业内控标准，严把出厂检验关，保证用户使用的管子都是优质产 品。 4、产品类型
二、全玻璃真空集热管制造工艺流程
罩玻璃管切齐 内玻璃管切齐
一端烧圆头 一端烧圆头
接排气嘴 退火
退火
清洗烘干
清洗烘干
内玻璃管外表面沉积 太阳选择性吸收涂层
弹簧卡子清洗 吸气剂 小碟
点焊成形 点焊
装配点焊
罩玻璃管、吸热管和 带吸气剂的卡子组装
装箱
检验 蒸散吸 封离排 真空烘 环形封口 气剂 气嘴 烤排气 端退火
“超级蓝色”集热管，太阳选择性吸收涂层的颜色为地中海蓝色，在 使用中颜色能保 20 年不变色，能适应在高温 400℃的条件下工作。使 用的 Optosol-Alpameter 检测仪，测量吸收玻管（内管）对太阳辐照 （AM1.5）范围内的 5 种不同波长的反射情况。测量程序根据测量结果 计算出太阳吸收率。并通过计算机软件进行处理数据，模拟调试工艺， 使太阳吸收涂层的品质得到不断的优化和提高。 d.国内独家采用触摸式无开关可编程自动化控制技术，此操作系统可以 有效控制勿操作，设定工艺参数后，如达不到规定的要求有自动保护 功能。对镀膜工艺进行自动控制，有效地控制工艺参数，保证真空度， 提高膜层质量。操作时有“自动”和“手动”两种方式供选择，一般 操作时全部选择“自动”方式，实现了生产过程的自动化。 e.公司与北京机械工业部自动化研究所合作开发并建成了国内首套排 气台计算机远程通讯自动监控系统，真正实现了产品质量计算机控制 数字化，使集热管的真空度有了可靠的保证。此监控系统根据排气质 量要求，对主要的工艺参数进行了控制，计算机以图表和报表的形式 进行采集，可任意检索历史报表，对生产出的每一支管子的质量都能 全部追溯到。 f.采用先进的环封技术和电退火系统，内外管封接牢固，内应力消除干 净，彻底解决了环封口部位易破碎、炸裂的难题，集热管在运输、安 装和使用过程中的破碎率降至最低。 g.公司引进世界先进的集热管的真空测量设备，模拟太阳光做集热管抗 老化性试验，总结出一套集热管的真空排气技术，更深一步提高集热
4.作用： a.在短时间内提高管内的真空度，有利于缩短排气时间。 b.吸除封离后管内剩余气体及器件在工作时处于高温状态下各部件所 放出的气体。 c.吸除器件启动和反常工作时的突发性放气，以保证器件内良好的真 空状态，延长使用寿命，提高器件可靠性。
五、真空知识 1、真空概念： a.“真空”是指在给定空间内，气体压强低于一个大气的气体状态，同 正常大气相比，是较为稀薄的一种气体状态。我们所说的真空是相对 的，绝对真空是不存在的。 b.真空的主要特点：与一个大气压相比，单位体积中气体分子的数目较 少；气体分子之间相互碰撞的次数较少；在单位时间内碰到某一表面 （如容器壁）上的气体分子数也比较少。 2、真空度量的单位和真空区域的划分 a.真空度量的单位：压强这个参数使用的多，最常用的是“毫米汞柱” 或“托”。1 托就是指在标准状态下 1 毫米汞柱对单位面积的压力。因 此，1 托=1 毫米汞柱。随国际单位的推行，正式确定“帕斯卡”简称 “帕”为气体压强的国际单位。1 帕=1 牛顿/米 2=7.5006×10-3 托≈7.5 ×10-3 托。压强和真空度是两个完全不同的概念。真空度高就意味着压 强低；反之，真空度低，压强就高。 b.真空区域的划分：
的目的。工作的范围为 760~5×10-4 托。
b. 高真空的获得：一般采用油蒸气扩散泵，工作的原理是泵油经电炉
加热后，产生的油蒸气沿着泵芯导流管传输到上部各级喷嘴，蒸气流
在喷嘴帽处改变方向，由于喷嘴处的咽喉缝截面积很小，于是油蒸气
高速蒸气从喷嘴喷出，形成了定向运动的射流。若气体分子扩散到油
蒸气射流区域，与油蒸气分子发生碰撞，便得到了与油蒸气相同的运
公司可生产直径为Φ47mm、Φ58mm 和Φ70mm 三种规格的产品，长 度可生产 300-1950mm 各种长度的产品，以满足不同用户的需求。 5、现产品达到的水平 a.玻璃管材料高硼硅 3.3（Pyrex），管材透射比≤0.89，弯曲度≤0.12%。 b.太阳选择性吸收涂层的太阳吸收比α≥93%；太阳选择性吸收涂层的 半球发射比εh≤6%（70℃）。 c.真空夹层内的气体压强 p＜3.0×10-2Pa。 e.内管的未镀膜长度＜25mm，进一步扩大集热管的吸热面积， 降低热损系数。
e.改变外加功率（这里主要功率） 当其它条件不变时，外加功率提高（或降低），膜层中 ALN 的量降
低（或提高），ALN-AL 膜的吸收性能提高（或降低），减反射性能降 低（或提高），同时膜的沉积速率提高（或降低）。 f.真空压强的影响
本底压强反映了真空室内杂质气体的含量，就保持不变。 溅射压强会使整个工艺放电电压提高（或降低），涂层的厚度及成分， 影响涂层质量；此外过高的放电电城市又对电源产生不良影响。
八、全玻璃真空太阳集热管技术参数
型号
SL-1200
SL-1500
(QB-AI-N-C/AI-37/47-1200-1) (QB-AI-N-C/AI-37/47-1500-1)
结构
全玻璃同轴双层圆管
全玻璃同轴双层圆管
玻璃热膨胀 系数
罩玻璃管 直径
内玻璃管 直径 玻璃管 厚度
罩玻璃管 透射比 真空集热管 长度 太阳选择性 吸收涂层
七、公司集热管生产介绍
1、生产规模 公司现有 76 条全玻璃真空太阳能集热管生产线，年生产各类集热管
2200~2400 万支，为全国最大生产厂家之一，产品遍及全国各地并出口 德国、美国、奥地利、瑞士、南非、印度等十几个国家，成为出口欧 洲的免检产品。同时拥有自营进出口权，已通过 ISO9002 国际质量体 系认证，被国家科技部认定为“国家重点高新技术企业”。 2、 技术优势 a.公司采用本集团自产的优质高硼硅玻璃管，保证了集热管各项技术性 能达标。 b.玻璃管清洗使用去离子水清洗，去离子水的纯水电阻率达到＜10MΩ 以上，彻底清洗玻璃管的表面，充分使玻璃内管与太阳选择性吸收涂 层结合牢固。 c.引进德国帕拉迪格玛公司先进技术，聘任德国镀膜专家进行指导生产
动方向和速度。由于油蒸气流密度远大于被抽气体密度，只要使油蒸
气流和泵壁之间保持相当角度，则气体分子大部分将被带到喷嘴下方。
这样，气体分子被油气流逐级向下推送、压缩，最后由前级泵抽出系
统。而油蒸气碰到冷泵壁后，被冷凝成液体，顺泵壁流回油锅继续循
环使用。工作的范围为 10-7~10-10 托的极限真空。
P≤3×10-2Pa 220℃
ULT≤0.80W/(m2 .℃)
抗冰雹能力 直径 25mm 冰雹冲击不破损 直径 25mm 冰雹冲击不破损
耐压
1MPa
1MPa
反应气体（纯度、流量）
结构精度（泵芯等）
油质（油质选择、氧化）
抽速
油量 油温
电源电压 加热功率
加热元件
水压 冷却系统
水循环
环温
溅射系统
湿度 室壁残膜
漏率 溅射电源 磁场 真空检测和控制系统
四、吸气剂在真空集热管中的应用
1.类型
蒸散型吸气剂 非蒸散型吸气剂
2.成分
钡铝镍 钡钛
3.蒸散
起蒸 6S 总蒸 12S
六、ALN-AL 涂层的制备技术
a. 磁控溅射的原理：在一定的真空状态下，将惰性气体（Ar）注入真
空室，电子在电场作用下获得能量，当能量超过气体电离能量时，
气体被电离，得到正离子。正离（Ar+）在电场中获得能量，撞击靶 材，铝离子被溅射出来，沉积在管子上。(氩气的作用：产生溅射需 要的撞击离子) b.磁铁的作用：由于带电粒子在磁场中运动会受到垂直于运动方向的 磁场力，带电离子会因此变直线运动为圆周运动。在电场和磁场的 共同作用下，带电离子（Ar+）沿着曲线轨迹冲向铝靶，增大了运动 的路程，增加了与氩气分子碰撞的几率，使得氩气分子在碰撞中发 生电离，从而增加了离子的数量。 C. ALN-AL 选择性吸收表面的结构作用 ALN-AL 选择性吸收表面的结构图： --------------------------------------- 减反射层 --------------------------------------- 吸收层 --------------------------------------- 减少基底热发射红外反射层 --------------------------------------- 金属-氮化铝粘结层 --------------------------------------- 玻璃基底 铝膜的作用：红外高反射 吸收膜的作用：吸收太阳辐射 减反射膜的作用：减少太阳光的反射，增加吸收。 d.改变 N2 的量 当其它条件不变时，N2/Ar 的比值增加，ALN-AL 膜中 ALN 的量增 加，ALN-AL 膜的吸收性能降低，减反射性提高；同时膜的沉积速率 降低。
全玻璃真空太阳集热管生产技术知识
一、全玻璃真空太阳集热管发展及简介 二、全玻璃真空集热管制造工艺流程 三、选择性吸收涂层质量和影响质量的主要因素
四、吸气剂在真空集热管中的应用 五、真空知识 六、ALN-AL 涂层的制备技术 七、公司集热管生产介绍 八、全玻璃真空太阳集热管技术参数 九、全玻璃真空集热管生产设备
一、全玻璃真空太阳集热管发展及简介
1．发展 a. 1973 年世界上出现石油价格猛涨，“能源危机”、“石油危机”推出平 板式太阳能热水器。 b.我国 1979 年开始，近 20 多年来发展较快，清华大学无线电电子系研 制出全玻璃真空管集热器样机。 C.分为三个阶段：A.1979 年-1985 年科研与开发。B.1986 年-1992 年完 成国家“七·五”科技攻关课题，年产 3 万支至 15 万支。C.1993 年实 施国家重点产、学、研。 d. 2003 年，国内有 200 多家生产集热管厂，生产线达 400 条。 2．简介 a.原理简单，集热管象拉长的保温瓶一样。 b.质量要求严格，必须有好的吸热层，吸热层的吸收率要高，热反射率 要低，有好的保温防止热量向外对流，传递向外幅射。 c.一般要求吸收率 90%以上，反射率 9%以下。 d.材料为高硼硅玻璃，膨胀系数小于 3.3×10-7。