第四讲太阳集热器

盖板的材料
有玻璃、抗老化透明玻璃钢、抗老化透明塑料板 等。 常用的盖板以普通玻璃为多。出口或高档产品都 使用钢化玻璃盖板。 在北方使用的集热器采用双层盖板时，一般采 用玻璃加聚碳酸酯薄膜。盖板的层数由使用地区气 候条件和工作温度而定，一般为单层，只有在气温 较低或工作温度较高的工况才采用双层盖板。有条 件时使用透明蜂窝材料，效果非常好。 盖板与吸热板的距离应考虑大于 25mm。 距离 太小会降低集热效率。
（三）保温层
保温层的作用是减少集热器向环境散热，以提高集热器 的工作效率。 保温层的技术要求是：（1）保温性好， 即材料的导热 系数小， 一般要求 0.55W/m2. ℃；（2）不易变形或挥 发，不产生有毒气体，不吸水。 保温层的材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯、硅酸铝纤维、 聚氨酯发泡塑料等。 保温层的厚度一般控制在 15－30mm，也可用下面经验 公式来计算：
吸热涂层的性能直接影响吸热板的热性能。涂层 分为选择性和非选择性2种。普通黑板漆是一种非选 择性涂料，其太阳吸收率 与长波发射率 相等， 它可用于低温集热器。对于中高温集热温度（集热温 度大于环境温度 30℃以上）的集热器应采用选择性 涂料。北京生产的TXT太阳能涂料 对太阳能涂料的技术要求：有较高的选择性能， 即 ；附着力强，不起皮；耐候性好。 目前，还没有一种较理想的太阳能涂料被集热器 生产厂家所接受。
（二）透明面盖
盖板的作用是让太阳可见光透过（0.3－3μ m) 而不让吸热板产生的远红外线透过(长波辐射 3.0μ m以上），使集热器内获得较高的温升，这 种作用也称之为温室效应。
盖板的技术要求： （1）具有高全光（太阳）透过率； （2）红外透射比低； （3）有较高的耐冲击强度； （4）有良好的耐候性；（适应各种气候条件） （5）导热系数小，隔热性能好； （6）便于加工。
式中
——保温材料在 100℃时的导热系数，W/(m.K)。
（四）外壳（箱体）
外壳的作用是将吸热板、盖板、保温层的材 料组成一个整体，便于安装。 外壳的技术要求：有一定的强度和刚度，耐 候性好，易加工以及外表美观。 外壳的材料有钢板、彩钢板、铝型材、不锈 钢板、塑料和玻璃钢等。
平板型太阳集热器结构
平板型太阳集热器一般由吸热体、盖板、保 温层和外壳 4部分组成。如图所示。
平板型集热器结构示意图
平板型集热器结构示意图
五星家用平板太阳能热水器TPC－4.0
（一）吸热板
吸热板是吸收太阳辐射能量并向水传递热量的关 键部件。 （1）对吸热板的技术要求 太阳吸收比高。可以最大限度地吸收太阳辐射 能 热传递性能好。可以最大限度地传递给传热工 质 与传热工质的相容性好。 具有一定的承压能力。 加工工艺简单，成本合理。便于大批量生产及 推广应用
吸热板上的涂层
吸热板上覆盖一层深色的涂层（太阳能吸收涂层）
a. 非选择性吸收涂层：光学特性与辐射波长无关的 吸收涂层。（普通黑板漆）
b. 选择性吸收涂层：光学特性随辐射波长不同有显 著变化。 高的太阳吸收比＋低的发射率
太阳6000K，0.3～2um（波长）——吸收
吸热体400K，2～30um（波长）——发射
太阳能集热器工作原理图
太阳能集热器的分类
太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光 集热器和聚光集热器两大类。按流动工质分为液体集热器 非聚光集热器：照射到采光面 和空气集热器 的太阳辐射不改变方向，也不 集中射到吸热体上的太阳集热 器
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聚光集热器通常有特殊的镜发射器或 折射器（聚光器）能将阳光会聚在面 积较小的吸热面上，以提高吸收器上 的能流密度，从而获得较高温度，但 只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳 （跟踪系统）。主要应用于太阳能热 动力发电。
（2）吸热板的主要结构型式 管板式 将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带， 主要有铜铝复合吸热板（最先从国外引进）和全铜管板吸 热板（我国） 主要特点： a.热效率高，铜材、无结合热阻 b.水质清洁，水＋铜（无腐蚀） c.耐压能力强，高压空气吹胀成型
管翼式 即带翅片的管，利用模子挤压拉伸工艺制成金 属管两侧连有翼片的吸热条带。以铝合金吸 热板为多
盘管式（蛇管式） 将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸 热板，一般采用铜板（高频焊接和超声焊接）现 在已很少使用
ห้องสมุดไป่ตู้主要特点： a. 不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性 b. 热效率高 c. 水质清洁 d. 流动阻力大，流体通道不是并联而是串联 e. 焊接难度大，焊缝不是直线而是曲线
吸热板的几种结构形式
主要特点： a. 热效率高，铝材、无结合热阻 b. 耐压能力强，铝合金可以承受高压 c. 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀 d. 动态特性差，吸热板有较大的热容量
扁盒式 将两块金属板分别模压成型，然后再焊接成一 体构成吸热板 主要材料有铝合金或不锈钢以及镀锌钢等
主要特点： a.热效率高，无结合热阻 b.不需要焊接集管，一次模压成型 c.焊接工艺难度大，焊接穿透和焊接不牢 d.耐压能力差，焊点不能承受高压 e. 动态特性差，吸热板有较大的热容量 f. 水质不易保证，水对铝合金有腐蚀
非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。与聚光 型集热器相比具有下列特点： （1）结构简单，不需要跟踪； （2）工作可靠，成本较低； （3）可同时接收直射辐射和散射辐射； （4）热流密度较低，工质温度较低，运行安全。
平板型太阳集热器的应用范围： （1）为生活及服务业提供热水； （2）用于采暖空调及制冷（目前国内已经有多处利用太阳集 热器加上热泵进行采暖、空调和制冷的示范工程，经济效益十 分明显）； （3）为地下工程除湿、加温； （4）提供工业用热水，如锅炉补水的预热，食品加工业、制 革、缫丝、印染、胶卷冲洗等用热水； （5）为各种养殖业、种植业提供低温热水。
3 按照集热器的工作温度范围，太阳集热器可分 为三大类型 （1）低温型集热器 低温集热器是工作温度在100℃以下的太阳集热器 （2）中温集热器 中温集热器是工作温度在100℃～200℃的太阳集 热器
（3)高温集热器
高温集热器是工作温度在200℃以上的太阳集热器
平板集热器是太阳能低温热利用的基本部件，是