关于直插式热管与全玻璃真空管对比报告

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。

如何判定全玻璃真空集热管性能好坏

如何判定全玻璃真空集热管性能好坏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。

所以它的性能好坏，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？国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员在2005年5月25日联合发布了新的国家标准《全玻璃真空太阳集热管》（GB/T 17049－2005）。

新标准自2005年11月1日开始实施，从而取代了1997年发布，已经实施达8年之久的旧标准（GB/T 17049－1997）。

因此，我们判断真空集热管的性能优劣，只能以新发布的国家标准为依据。

新旧标准相比，主要技术内容变化有：——提高了真空集热管及其材料的光热性能指标——增加了罩玻璃管直径为58mm的真空集热管的技术规定——增加了真空集热管的真空品质检测——增加采用钢球进行机械冲击试验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。

真空管集热器与平板集热器

真空管集热器与平板集热器性价比大比拼新能源与可再生能源行业协会副理事长：罗运俊编者的话：《我国太阳能行业将要迎来‘平板’时代》一文在《太阳能信息》报B册193期刊登后，接到了几十位行业人士的咨询电话，有咨询平板太阳能市场的，有咨询平板太阳能技术问题的，也有咨询国外平板太阳能发展情况的……在此，我们感谢广大读者对中国太阳能事业的关注，同时也感谢各位提出的宝贵建议。

本期就部分专家的观点摘录如下，与大家一起分享。

一、平板太阳能集热器1、平板太阳能集热器介绍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，横向和纵向互相连通的工质流道（铜管）为焊接，集热器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。

1、平板太阳能集热器特点a.)平板型太阳能集热器是金属管板式结构，热效率高，产热水量大，可承压，耐空晒，水在铜管内加热，质量稳定可靠，免维护，15年寿命.b.)无抗冻能力，适合于广东、福建、云南、广西、海南等冬天不结冰地区使用，性价比高.c.)规格：1×2㎡，无云晴天产50℃~65℃ 热水量：75~120kg/ m2d.)高吸收率：αs≥92%,低发射率：εh≤8%，日平均热效率：ηd≥55%.二、全玻璃真空管太阳能集热器1、真空管太阳能集热器介绍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。

2、真空管太阳能集热器特点a.) 全玻璃真空管太阳能集热器有一定的抗冻能力，适合在冬天气温为0℃至-20℃的地区使用。

b.) 不承压，使用时不能缺水空晒，否则玻璃管易爆裂。

c.) 规格：有多种规格可供选择，无云晴天产50℃~55℃热水量：70~130kg/ m2d.) 高吸收率：αs≥90%,低发射率：εh≤8%，日平均热效率：ηd≥50%.三、两种集热器对比分析1.热性能技术的分析与对比太阳能集热器按集热温度基本上可分为三大类，即低温(60摄氏度以下)，中温(60~80摄氏度)和高温(80摄氏度以上)。

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——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200℃以上，部分达到280℃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。

1.2U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。

图2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。

直通式全玻璃真空集热器热性能研究

(")
Ra — g&4(+!'+4)，!
8,3
a；#
&# — 1/+3# 式中45#为环形空间内气体在温度+#下的普
朗特数Ra为在金属吸热管外径条件下的瑞利
数a#为环形空间内气体在温度+#下的热扩散
系数，=2/@；；#为环形空间内气体在温度+#下的运动黏度，=2/s；&#为环形空间内气体在温度 +#下的体膨胀系数，KT；g为重力加速度,
an9&o/arra9iationinten&it?；there@ore!thetherHa/Ier@orHanBeBan6ee@@eBtiJe/?iHIroJe96?taKin)@(/
a9Janta)e&o@the Heteoro/o)iBa/IaraHeter&3Ehehi)herthein/etteHIerat(reo@ForKin)@/(i9i&!the /oFerthein&tantaneo(&therHa/e@@iBienB? Fo(/9 6e!Fith 6a&iBa/? Bon&tantteHIerat(re 9i@@erenBe 6etFeenthein/etan9o(t/et30ithaninBrea&ein@/oFrateo@theForKin)@/(i9!theteHIerat(re9i@@erenBe 6etFeenthein/etan9 o(t/et9eB/ine&at@ir&t!an9then)et&&ta6/e3Ehere@ore!aIIroIriateoIeratin) IaraHeter&&ho(/96e&e/eBte9inaBt(a/aII/iBation&tooItiHiGethetherHa/Ier@orHanBeo@theBo/eBtor3 EheaBB(raB?o@theHo9e/ha&6eenJeri@ie96?eMIeriHent&!an9thetherHa/Ier@orHanBeo@the&trai)htC thro()ha/C)/a&JaB((HheatBo/eBtin)t(6eha&6eenIroJe9to6e6eterthanthato@thetra9itiona/t?Ie thro()hBoHIaratiJeeMIeriHent&3

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。

真空集热管结构、试验报告、全玻璃真空太阳集热管的吸热管外表面积

真空集热管: 真空集热管直径：…………………..…………………………………………………………………mm 真空集热管长度：…………………..…………………………………………………………………mm 吸热管直径：………………………..…………………………………………………………………mm 吸热管外表面积：………………………..………………………………………………..……………m2 试验条件：试验期间环境温度范围：…………………….…………………………………………………………℃ 试验期间最大风速：………………………………………………………….………………………..m/s 管内水温的起始温度：……………………….……………………………………….…...……………℃
表 B.7 — 真空品质试验结果
测量点
1 2 3 4 5 6 平均值
吸气剂镜面沿轴向的长度(mm)
加热前长度 (L1)
加热后长度 (L2)
B.4.3 耐热冲击试验
按 6.2.3 的规定进行耐热冲击试验后，应检查真空集热管的破损情况。试验结果见表 B.8。
表 B.8 — 耐热冲击试验结果
序号
1 2 3
表 B.10 — 全玻璃真空集热管升温太阳辐照量测定试验结果
参数
起始环境温度（℃）集热管的起始水温（℃）集热管的终止水温（℃）集热管温升（℃）起始太阳辐照量 (MJ/m2) 终止太阳辐照量 (MJ/m2) 升温所需的太阳辐照量(MJ/m2)
读数
备注
B.5.3 平均热损系数测定
按 7.3.4 的规定测量集热管的水温和环境温度后，按按公式（4）、公式（5）和公式（6）计算平均热损系数 (ULT)。
序号
1 2 3
表 B.9 — 空晒性能参数测定试验结果

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、热管、平板集热器优缺点对比

小范围
全国各地
保温方式
真空保温，效果优于平板
集热器材料保温
真空保温，效果优于平板
防冻性能
集热器本身防冻，温度低于0℃的区域地区需考虑管路防冻
温度低于0℃的区域，集热器本身无法解决冬季防冻，集热器及管路均需考虑防冻
本身防冻
安装
现场组装较为繁索，工程量较大
安装相对方便
组装较为繁索，工程量较大
维修/养护
调试运行时真空管故障率偏高，正式运行后稳定，日常维护量小，不需专业人员
设计寿命
15年
20年
15年
投资
较低
较高
较高
美观
对建筑产生负面影响。储热水箱放在屋顶，屋顶承重，易破坏防水，且很不美观。
只有很轻的集热器部分装于阳台或屋顶，重的储热水箱则放在阁楼、楼梯间、地下室或卫生间，屋顶不承重，所以建筑负载很小，（安装）不会破坏防水，还有利于屋顶保温，也很美观。
占地面积相对较大，考虑屋顶承重能力
安全可靠
真空管易破碎，玻璃碎片由天而降易使人受伤害，非常危险。
平板式集热器安全可靠，玻璃经钢化处理，强度高不易破碎，万一破碎也不易伤人
安全可靠，单支管的破坏不会影响正常运行
自我保护功能
真空管因热损小，易出现高温，使封闭式真空管热水系统产生高温蒸汽，系统内压过大，造成系统损害，且工质挥发严重。
平板太阳能热水器具有过热保护功能，确保系统安全正常运行。如果系统水温过高，则集热器对外散热加快，温度难以继续上升，从而抑制系统压力增长，使系统得到保护并且减少或防止工质的挥发。
传统建材，故障率低，日常维护量小，无需专业人员
调试简单方便，不需要专业人员
承压性能
无法承压使用
可以承压使用

平板与真空管对比

整板蓝膜平板集热器全玻璃真空集热管技术对比参数表：类型艾诗乐整板蓝膜集热器全玻璃真空管集热器工艺德国Tinox磁控溅射涂层蓝膜单靶、双靶、三靶吸收层不锈钢和铝氮化合物铝和铝氮化合物减反层纯净铝氮化合物纯净铝氮化合物吸收比0.97%±0.01 0.86≤α≤0.90发射比0.04%±0.01 0.07≤ε≤0.09边框材质 1.0厚铝合金边框0.3-0.5厚锌彩板边框连接方式机械冲压咬接打孔铆钉铆接整体使用寿命50年15年平板太阳能热水系统的优点：一、特别适合与建筑一体化要求。

平板太阳能热水器由于其平面结构特性，在太阳能的建筑一体化应用中，形态结构灵活随意，设计时不受形态或尺寸的约束，易于实现与建筑构件的结合。

再加上它的集热板为金属材质，可方便采用丝结、焊接等连接方式，为安装、维护和使用提供了便利。

二、具有较高的热效率。

因为真空管太阳能集热器是由若干根真空管组成的，管子之间存在着间隙，在被太阳光照射时，有一部分太阳能没有被集热器所接受。

平板太阳能集热器却是一个连续的平面，整个集热器表面都可以接受太阳光。

所以，在相同的采光面积和日照强度下，平板太阳能热水器的日平均效率一般要高于真空管太阳能热水器日平均效率6%以上。

三、具有良好的承压性能。

由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属材料制成的，集热器与贮水箱的连接也采用金属零件，因此，可承受来自自来水和循环泵的压力。

目前，城市用水一般都采用集中供水系统，自来水压力较高，这就要求从太阳能热水器出来的热水要有一定的压力，从而，减小热水器出水口与自来水出水口之间的压差，为用户使用提供方便和舒适。

四、组成大系统时性能稳定。

对于一些大型的场所，如宾馆、游泳馆、工厂等地方，在使用太阳能热水器时，往往需要很多块太阳能集热器组成大规模的供水系统。

如果采用平板太阳能集热器，在集热器与系统之间用金属连接，而不是和真空管太阳能热水器那样用橡塑件连接，就可以保证整个系统的稳定性。

20130123太阳能槽式集热器与真空管对比

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 kwη 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 kwη 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。

CPC热管真空管式热水器实验研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟CPC 热管真空管式热水器实验研究研制了一种CPC(复合抛物面聚焦)热管真空管式太阳能热水器。

该热水器在普通玻璃真空管热水器的基础上耦合热管技术，并增加了CPC 聚光板。

对该热水器与全玻璃真空管太阳能热水器进行了热性能对比实验研究。

结果表明，在300 W/m2~800 W/m2 日照条件下，该新型热水器单位面积集热功率最高可达610 W/m2;平均集热效率约为80%，比全玻璃真空管太阳能热水器的瞬时效率高10%~20%;导热介质的最高温度达到103℃。

证明增加CPC 聚光板及运用导热油可有效提高集热品位，利用热管技术可解决严寒地区的抗冻问题，因此，CPC 热管真空管式太阳能热水器将具有较广阔的市场前景。

全玻璃真空管太阳能热水器不能承压、抗冻性差，其应用场合受到限制。

热管式真空管热水器承压性好，可有效防止炸管等问题，可在高寒地区、开水器等特殊领域得到应用。

热管真空管集热器可分为两种应用形式：单层玻璃和双层玻璃热管式集热器。

前者的主要难题是金属与玻璃封接问题，一旦玻璃管的真空泄漏后，集热性能迅速下降;后者的主要难题是密封问题，少量的泄漏将导致高温空气向环境泄漏，大幅降低集热效率。

课题组发明了槽式聚光型热管式太阳能锅炉装置，将热管、真空管和导热流体耦合为新型集热器，初步研究表明，系统可产生高温蒸汽，并可避免玻璃与金属的焊接所带来的诸多问题。

此外，相对槽式聚光器，CPC(复合抛物面聚焦)聚光器无需跟踪，造价较低;可方便地和筑屋面、墙面等建筑良好结合在一起，提高太阳能光热系统性能。

目前，将CPC、抗冻导热介质、热管和真空管进行高效耦合，并运用于太阳能热水器的研究不多见。

《全玻璃真空太阳集热管》国家标准说明

《全玻璃真空太阳集热管》国家标准说明为了保证全玻璃真空太阳集热管的产品质量，促进太阳热水器产业的健康发展，有利于与国际市场接轨，经国家技术监督局批准，于1997年11月3日发布了《全玻璃真空太阳集热管》国家标准(GB／T17049—1997），并于1998年4月1日贯彻实施。

为了帮助读者更好地了解该标准，现就标准的重要章节作一些说明。

一、关于产品的结构与尺寸引用标准：4.1.1产品结构全玻璃真空太阳集热管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。

内玻璃管一端为封闭的圆顶形状，由罩玻璃管封离端内带吸气剂的支承件支承；另一端与罩玻璃管一端熔封成为环状的开口端。

1.内玻璃管2.太阳选择收涂层3.真空夹层4.罩玻璃管5.支承件6.吸气剂7.吸气膜4.1.2结构尺寸说明：1 按照标准的制定规范，此标准应订为两个标准：一个为热性能与测试方法标准，另一个为产品技术条件标准。

但由于规范产品的急需，将应是两个标准的内容综合成了一个标准，其中包括了产品标准的内容。

而产品标准原则上对产品的规格尺寸应做出规定，而且国内该产品的规格尺寸也较乱，从实际状况来看也应做出规定。

2 产品规格尺寸是在对1975年以来国际上主要研究和生产单位使用的全玻璃真空太阳集热管的玻璃罩管和内管直径进行认真分析比较之后制定的。

玻璃内管和罩管外径偏大时，对于水在玻璃管中的集热器，水的热容量过大，而内管和罩管的外径偏小时，则有效采光面积过小。

1985年以来，由清华大学推出的玻璃内管和罩管的外径为37和47的设计方案，实践表明效果良好。

3 无论玻璃罩管与排气管连接收细是呈球面状或锥面状，全玻璃真空太阳集热管的长度确定为从环状开口端至排气封离端玻璃管外径为15mm处的距离，在目前产品长度较乱而且不好测量的情况下，这一方法是较好的方法，它解决了“定量”和“便于测量”两个问题。

二、关于玻璃管材料引用标准：5.1.1玻璃管材料应采用硼硅玻璃 3.3，其性能符合ISO3585∶1991要求……。

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。

全玻璃真空太阳集热管常见问题

1.真空管全称全玻璃真空太阳集热管2.膜层全称太阳选择性吸收涂层3.全玻璃真空太阳集热管产品结构内玻璃管、太阳选择性吸收涂层、真空夹层、罩玻璃管、支撑件（卡子）、吸气剂、吸气镜面4.命名第一部分用汉语拼音字母Q B表示全玻璃真空太阳集热管。

第二部分用化学元素符号或英文字母表示太阳选择性吸收涂层材料。

第三部分用阿拉伯数字表示全玻璃真空太阳集热管内玻璃管外径/罩玻璃管外径，以mm为单位。

第四部分用阿拉伯数字表示全玻璃真空太阳集热管长度L，以mm为单位。

第五部分用阿拉伯数字表示全玻璃真空太阳集热管改进型号。

相邻部分用—隔开5.有关全玻璃真空太阳集热管的技术要求材料、空晒性能参数、闷晒太阳辐照量、平均热损系数、真空性能、耐热冲击、耐压、抗机械冲击、外观与尺寸6.原材料要求高硼硅玻璃3.37.空晒性能参数要求Y≥190m2℃/Kw8.闷晒太阳辐照量要求罩玻璃管外径为47mm，H≤3.7MJ/m2。

罩玻璃管外径为58mm，H≤4.7MJ/m2。

9.平均热损系数U LT≤0.85W/(m2*℃)10.真空品质全玻璃真空太阳集热管的内玻璃管于350℃下，保持48h。

吸气镜面轴向长度消失率不大于50%。

11.耐热冲击全玻璃真空太阳集热管应能承受不高于0℃的冰水混合体与不低于90℃热水交替反复冲击三次而不损坏。

12.耐压全玻璃真空太阳集热管内应能承受0.6MPa的压强。

13.抗机械冲击钢球试验：全玻璃真空太阳集热管应能承受直径为30mm的钢球，于高度450mm处自由落下，垂直撞击集热管中部而无损坏。

14.外观与尺寸1)全玻璃真空太阳集热管罩玻璃管表面轻微划伤累计长度不大于管长的1/3。

2)全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层不得有污渍、起皮或脱落。

3)距离全玻璃真空太阳集热管开口端的选择性吸收涂层颜色明显变浅区应不大于50mm。

4)支承内玻璃管自由端或其他部位的支承件应不得明显变色，放置端正，不松动。

5)全玻璃真空太阳集热管开口端内、罩管过渡圆滑，无粘连，无玻璃堆积，端面和内、罩管表面应平整，厚度均匀，无喇叭状和明显变形。

62、全玻璃真空管集热器

6.1、概述
将吸热板与透明盖板之间的空间抽成真空有两大困难：
① 平板形状的透明盖板很难承受因内部真空而造成外部空气如此
巨大的压力，1㎡的盖板上将有10000kg左右的压力；
② 方盒形状的集热器很难达到气密性的要求。
6.1、概述
从受力情况和密封工艺这两个角度出发，将太阳能集热器的基本单元做成圆管形状是非常科学的，这就是目前所说的 “真空管集热器”。
6.2、全玻璃真空管集热器
（二）全玻璃真空集热管的热性能分析
根据能量守恒定律，在稳定工况下，真空集热管的能量平衡方程为：
Q A QU Q L
式中，QA为透射在集热管上的太阳辐照能量，W；QU为同一时段内集热管输出地有用能量，W；QL为同一时段内集热管对周围环境散失的热量，W。
6.2、全玻璃真空管集热器
（二）全玻璃真空集热管的热性能分析
(1)透射到集热管上的总太阳辐照度Ieff
透射到集热管上的总太阳辐照度Ieff ，包括四个部分：
集热管正面的直射太阳辐照度Ibt
从正面透射到集热管上的直射太阳辐照度Ibt为：
Ibt Ibn cos itG()()t
式中， Ibn为法向直射辐照度，W/㎡；it为直射辐照对集热管的入射角，
（二）全玻璃真空集热管的热性能分析
假设透射到集热管上的太阳辐照能量为QA,透过外玻璃管壁，被管壁吸收和反射部分能量，剩下大部分将透过内外管壁之间的真空夹层，到达内玻璃管壁外表面的涂层，大部分为涂层所吸收。涂层吸收太阳辐照能后，加热内玻璃管壁，使玻璃管壁温度升高，热量经热传导传给储于内玻璃管内的冷流体，通过管壁与流体间的自然对流换热为流体所吸收，成为有用的能量QU。两管之间的夹层为高真空，因此只存在辐射换热，构成外玻璃管壁向环境产生的热损失QL。

φ58直插式热管与φ58U型管性能比较

φ58热管管与φ58U型管性能比较φ58直插式热管是通过管内的传热介质传递热量的管状太阳能集热器件。

它由真空管、铝翅片、金属热管等构成。

太阳光被吸收通过铝片传递至热管，然后传递给流道内来带走热量。

φ58直插式热管与φ58金属—玻璃U型管式真空太阳能集热管的性能对比见下表：说明：1、由闷晒温度性能项可知，φ58直插式热管比58U型管能提供更高的工作温度，应用的范围更为广阔，除用于热水器和开水器外，还广泛用于集体及家庭供热、制冷空调、农业养殖、海水淡化、游泳池增温等领域；2、由耐冻性和耐冲击性能项可知，在严寒恶劣的气候下，φ58直插式热管更能体现其工作性能的优越性；3、单管供热水性能项说明在日辐照量17MJ/(m2·d)、水温升35℃的情况下，φ58直插式热管和58U型管每支太阳能集热管能生产的热水量。

4、运行水阻性能项说明集热器在正常工作情况下水泵的水头压阻大小。

由于U型管太阳能集热管内的金属传热管采用两根φ8mm的铜管，其管径较小，因此水头压阻较大；而直流管太阳能集热管内的金属传热管采用φ15mm和φ8mm一大一小两根铜管，因此水头压阻较小，集热水泵选用功率也可较小。

5、运输包装项：由于考虑到太阳能集热管与集热器联箱传热介质流道连接的密封问题，U型管集热器的联箱主流道管和集热管支流道管多采用整体焊接安装方式，因此联箱和集热管必须一起包装，其包装体积较大，运输不方便。

直流管集热器可采用联箱和管子分别包装运输，现场组装的方式，运输包装较方便。

6、运行维护项：由于U型管集热器采用整体焊接安装方式，一旦其中一根集热管损坏，就必须更换整个集热器，维护工作很不方便；而直流管集热器的联箱和集热管为分别组装方式，当其中一根集热管损坏后，只要单单更换这根集热管，而无须更换整个集热器。

无锡高新技术产业发展股份有限公司2011-3-25。

平板太阳能与真空管太阳能的比较

平板太阳能与真空管太阳能的比较平板太阳能热水器，真空管太阳能热水器平板太阳能热水器与真空管太阳能热水器，是国内外太阳能热水器行业的两大主要品牌产品，但是，平板太阳能热水器与真空管太阳能热水器哪一种更好？它们销售状况如何？各有什么特性和使用优缺点？今后如何发展？这是广大太阳能业内人士极为关注的问题。

为此，本文就平板太阳能热水器与真空管太阳能热水器的有用热量进行初步的计算和分析，供参考与讨论。

一、首先让我们分析一下平板太阳能热水器与真空管太阳能热水器国内外市场的销售现状。

我们把太阳能热水器划分为三大类，即平板热水器太阳能热水器、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。

据各种资料分析：国内市场三种产品平板太阳能热水器、真空管太阳能热水器和其它产品分别约占20%、65%、15%；而国际市场现状是：平板太阳能热水器、真空管太阳能热水器和其它产品市场份额分别约占85%、8%、7%。

这两组数据给我们提出了一个值得深思的问题。

即为什么平板热水器与真空管太阳能热水器国内外有如此巨大的反差？二、太阳能热水器的主要性能指标是热性能。

中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会从1994年到1997年四年中检测的117太太阳能热水器进行分析：检测项目结果日平均效率国际要求(45%)平均热损系数国标要求(5W/m2)产品类型达标达标率（%）未达标未达标率（%）全达标平板热水器39台 3692.337.738台小于4.01台大于4.0真空管热水器78台 6583.31316.772台小于1.56台大于1.5从以上数据可以看出真空管热水器日平均效率达标情况，均低于平板热水器，未达标率高于平板二倍。

从平均热损系数分析，真空管热水器比平板热水器要低一倍多。

原因有三：①真空管热水器基本上是紧凑直插式，直径37/47，长1.2米的真空管内取不出来的热水，每支管子达0.9公斤，按粗略计算每平方米（10支管子）热水器的约9公斤热水无法使用（占总容水量9-10%），而每平方米平板热水器取不出来的热水只有1公斤左右（占总容水量1-1.4%）。