太阳能集热器类型对比
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。
太阳能集热系统的对比选择
关于职工浴室太阳能系统选择的建议太阳能热水系统作为一种时尚的绿色环保新能源被广泛应用，它的节能效果非常明显，同时还能彰显企业环保理念与节能意识。
但是，选择使用何种太阳能集热器形式是非常重要的一个环节，鉴于目前国内太阳能集热器形式的多样化，而适合我们陕西地区的集热器类型不外乎三种，全玻璃真空管式集热器、平板式集热器、热管式真空管集热器三种。
下面我们从专业公司的角度对三种集热器的优劣做一对比，供领导决策时参考，同时也为建筑设计提供荷载依据。
项目真空管式热水系统平板式热水系统热管式真空管和U型管集热器项目真空管式热水系统平板式热水系统热管式真空管和U型管集热器已做工程涂层效率吸收率高于95% 发射率低于6% 吸收率93-95%、发射率10% 吸收率在93%-95% 热效率93% 53% 93%项目真空管式热水系统平板式热水系统热管式真空管和U型管集热器维修/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可以承压使用使用地区及期限不限任何纬度区域全年使用温度高于0℃的区域全年使用；其他地区在有防冻措施的情况下全年使用任何地区与建筑的适配性不易与建筑结合，无法达到建筑结构的替代易与建筑物结合易于建筑结合设计寿命15年20年15陕西清立新能源有限公司是一家新能源综合应用服务集成商，公司秉承“诚实、承诺、承担、成长”的宗旨，树立了独特的精细化作业与无缺憾服务的团队作风。
在新能源产业如日中天，推广应用逐步普及的浪潮中，清立始终作为新能源应用领域的航标傲立潮头。
清立新能源着力于新能源实用技术开发和综合应用。
包括全新技术太阳能热水系统、太阳能供热采暖系统、太阳能光伏发电系统等；并且很好地将空气能、风能、地热能与太阳能结合应用在不同领域。
依托国际最新研究技术与国内建筑一体化要求提供个性化设计方案，并通过专业施工队伍实施安装。
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。
平板与真空管太阳能集热器性能比较
1、集热器分类太阳能热利用系统中，接受太阳能辐射并向水传递热量的部件，成为太阳能系统的核心部件。
其集热效率、安全性、使用寿命、可维护性、经济性等方面因素影响业主选择。
按集热器吸热体的不同结构分为平板型集热器、全玻璃真空管集热器、直流(或U型)真空管集热器及热管集热器四大类。
1).集热器实景图片①平板集热器②全玻璃真空管集热器③直流式真空管集热器④热管集热器2).集热器结构图及原理①平板集热器②全玻璃真空管集热器1.平板集热器是以金属吸热板芯为吸热换热本体,并采用玻璃及金属围护结构辅以保温材料制成的外型似平板的一类低温集热器。
2.利用太阳辐射将集热器内闷晒加热.3.因其传递热能部件是金属结构，故使用寿命长，且能承压使用。
1.全玻璃真空管太阳能集热器俗称为拉长的保温瓶，内胆外壁有太阳能吸收涂层，内胆装水，内外玻璃层为高真空度，起到保温隔热作用。
2.利用玻璃管的冷热水分层的后热水上浮产生虹吸的原理，冷热水自然循环，将冷水逐步加热。
3.因其与容水金属部件需采用橡胶（通常使用耐老化的硅胶）连接，故不能承压。
③直流式真空管集热器④热管集热器直流管集热器是结合平板集热器承压特点与全玻璃真空管集热器真空保温效果好的特点制成的中高温类玻璃-金属太阳能集热器，故承压能力及保温效果均优于以上两类集热器1.热管集热器是利用热媒相变的热管技术制成的高温集热器.2.能制备250℃以上的高温蒸汽.3) 四种太阳能集热器特点集热器类型平板型集热器全玻璃真空管集热器直流真空管集热器热管集热器集热器产水量(最低、三月份、最高/全年) 每平方米（56L～74L～117L）/88L每平方米（44L～59L～89L）/63L每平方米200L每平方米200L集热器全年效率65.29% 60.57%系统全年热效率45%以上40%以上55% 58%承压能力8kg/cm2不承压,最大工作压力0.3kg/cm210kg/cm216kg/cm2最高温度86℃100℃150℃蒸汽250℃蒸汽使用寿命20年玻璃管的真空度一般在4-5年就不保真,进而吸热效率降低20年20年排污功能集热器有排污阀，易排污真空管下端密封，无排污功能，使用一年结水垢较多，热效率降低集水槽有排污阀，可排污集水槽有排污阀，可排污安全性高低高高抗台风能力高低高高放置方式与水平面有夹角与水平面有夹角可水平放置可水平放置应用领域热水热水热水及蒸汽热水及蒸汽。
太阳集热器
太阳集热器太阳集热器是吸收太阳辐射能并向工质（水或空气）传递热量的装置，它是太阳热水器最重要的组成部分，其性能与成本对太阳热水器的优劣起着决定性作用。
太阳集热器的分类1、根据收集太阳能量方法分类（1）聚光型太阳热水器它是利用抛物面或凹面镜收集太阳的直射辐射能量。
由于吸热面积小于采光面积，所以热损失小，适用于高温集热。
其装置结构可分为跟踪与不跟踪两种。
（2）平板型太阳热水器它的采光面积与吸热面积相等。
它不仅可接收直射辐射还可接收散射辐射，因此一般不需要跟踪。
2、根据吸收太阳能的工质不同分类（1）工质为液体（水）它称为液态集热器，太阳热水器大部分集热器均以水为工质，也有部分集热器采用耐低温防冻介质。
（2)工质为气体它称为空气集热器，是太阳能干燥装置的重要部件。
其干燥温度范围一般为40～70℃。
3、根据集热器吸热体的不同结构分类（1）平板集热器它是以金属或非金属做成吸热板的集热器，其集热温度一般为中温或低温，即环境温度为θ0＋（20～40）℃或环境温度为θ0＋（10～20）℃。
特种平板集热器集热温度可达中高温为θ0＋（40～70）℃。
（2）全玻璃真空管集热器它是以全玻璃真空集热管组合而成，其集热温度范围为中温或中高温，即θ0＋（20～40）℃或θ0＋（70～120）℃。
当然，中低温也可以应用，但却未能充分发挥其特性。
（3）热管真空管集热器它是以热管真空管组合而成。
其集热温度范围为中温或中高温，即θ0＋（20～40）℃或θ0＋（40～70）℃。
太阳集热器的结构实例全玻璃真空管集热器和热管真空管集热器的结构将在相应的章节中予以叙述。
这里仅重点介绍几种平板型集热器结构实例。
1、常用平板型集热器单层玻璃并带有黑色涂层的集热器；表面涂层为选择性吸收膜；盖板采用塑料薄膜，质量轻耐冲击，但抗老化差些；在盖板和吸热体之间放入垂直蜂窝透明材料，以减少热损失；均考虑在寒冷地区使用。
2、特殊用途平板集热器当平板集热器用于中高温（如制冷需在90℃左右）集热时，则必须做成选择性涂层并加入透明的玻璃棉，以减少热损提高集热温度，这种结构是为了减少盖板一侧的热损；而同时也是为了减轻质量。
太阳能集热器汇总
太阳能集热器太阳能的热利用中，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。
一、太阳能集热器概念1.概念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。
2.原理效率比较高的集热器由收集和吸收装置组成。
阳光由不同波长的可见光和不可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。
黑颜色吸收阳光的能力最强，因此棉衣一般用深色或黑色布。
白色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。
因此利用黑颜色可以聚热。
让平行的阳光通过聚焦透镜聚集在一点、一条线或一个小的面积上，也可以达到集热的目的。
纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。
但是，若利用集光器，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。
集热器一般可分为平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等几种类型。
3.平板集热器平板集热器一般用于太阳能热水器等。
聚光集热器可使阳光聚焦获得高温，焦点可以是点状或线状，用于太阳能电站、房屋的采暖（暖气）和空调（冷气）、太阳炉等。
按聚光镜构造有“菲涅尔”透镜、抛物面镜和定日镜。
平面反射镜用于太阳能塔式发电，有跟踪设备，一般和抛物面镜联合使用。
平面镜把阳光集中反射在抛物面镜上，抛物面镜使其聚焦。
二、定义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。
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。
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一、集热器的选型：
根据用户实际用水状况，终端用水温度为45℃左右，由于平板型集热器在中温热水利用中，存在产水量高、不易结垢、可承压运行、故障率低、使用寿命长等优势。
由于近年来真空管热水在使用中出现了炸管导致系统瘫痪、管内结垢及无法承压使用等问题。
综合以上因素，建议贵单位的太阳能热水系统工程选用平板型太阳能集热器。
1.1平板集热器产品特点：
（1）集热器的关键部件－板芯选用国内优质铜材并采用国际先进的超声波焊接技术焊接而成，成型质量好，热阻小，使用寿命可达30年以上；
（2）板芯涂层采用国内最先进的涂层，吸收率93-95%，发射率为9-10%；能够达到更高的吸热效果；
（3）板芯制作完成后进行0.9Mpa压力试验，确保集热器质量可靠，系统可承压运行；
（4）集热器边框采用特殊工艺加工而成的铝合金制做，外观大方，经久耐用；（5）玻璃盖板采用4mm厚国内优质品牌的钢化玻璃，透光率高达87%以上，抗冰雹、抗老化；
（6）集热器背板保温采用岩棉保温层设计，边框保温采用橡塑，保温效果好散热损失小；
（7）平板集热器结构效果图：
平板集热器材料表
【真空管、热管与平板太阳集热器性能对比表】
【设备的布置方案】
太阳能集热器安装于建筑屋面，安装形式为屋面镶嵌式：集热器与坡屋面结合设计，嵌入南坡屋面并和瓦面相平，各种管线均为暗装（表面设可拆开排水板）与瓦屋面浑然一体。
在集热板与四周瓦的结合，及集热板之间的防水设计方面，采用结构防水设计方案，可以很好的解决屋面防水的可靠性。
下图为类似工程图片。
北京九阳实业公司 刘晓光
2012年1月13日。