太阳能管式集热器

(集热器出口温度-环境温度)/太阳辐照度
太阳能热水器的应用
太阳能热水器的应用
平板型集热器产生的热水 温 度 达 30 ～ 70℃ ， 可 承 压 运 行，主要用于家庭热水制备和 区域供热，可以和建筑以多种 形式结合。但由于吸热板和盖 板之间存在空气夹层，会产生 对流散热，金属吸热板与金属 边框会向外传导散热，因此平 板型集热器存在着热损失大， 在低温环境中集热效率较低的 问题。
传热工质可选用防冻液，特别 适于高寒地区四季使用；
集热器间可并联或串联安装， 可以承压运行；
集热管放置不受方向限制，系 统安装、维修简便。
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(3) U形管全玻璃真空集热器
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真空管吸收器的优缺点
• 优点：
金属管与玻璃管之间不存在对流热损，玻璃管外径较小且透 明，从而既减少了对阳光的遮影，也通过增大热阻降低了外表 面的对流热损；有选择性涂层的金属管壁对阳光的吸收率很高， 但发射率却非常低。
而无冻损之忧。
➢ 高真空度，不结垢，承压能力大 ➢ 全天候运行：天气多变的南方和寒冷的北方全年运行 ➢ 使用寿命长：使用寿命可长达12年
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(3) U形管全玻璃真空集热管
(3) U形管全玻璃真空集热管优势
结构简单，就是在真空管内插 一根带圆筒型铝翼的U型铜管 ；
真空管内无水，遇有真空管破 裂，集热系统照常运行；
• 缺点：
由于玻璃和金属的热膨胀系数不同，玻璃管与金属管之间存 在温差，造成中温时(略低于350℃)真空封口处的玻璃容易脆裂， 从而难以在室外环境下长期维持真空度；在中温时光学选择性 涂层容易老化和脱落，难以长期维持大规模光学选择性吸收表 面的热稳定性。
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(4)内聚光式真空集热管
罩玻璃管中轴位置有吸热管，吸 热管下方有金属镜面反射板。 1、若反射板采用标准抛物面， 只有正面光束能汇聚到吸热管， 对于侧方光束必须有跟踪系统方 可接受。 2、内聚光真空集热管的反射板 采用复合曲面设计，可使正射光 束与斜射光束均能会聚在吸热管 上，无需跟踪系统。
抛物镜集热器的吸收器。腔体式吸收器的发展已受到重视。
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(5)直通式真空集热管
内聚光真空集热管提高了集热管的运行温度，并能在比较 大的角度范围聚焦太阳光，再把真空管做成直通的，被加热 水直接在管中流动，可大大提高传热能力。
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集热器的性能的比较与选择
不同类型集热器效率
集 热 器 效 率
平板 真空管 无盖板集热器 空气集热器
家用太阳能热水系统
按系统运行方式分类： 1、自然循环系统 2、强制循环系统
3、直流式系统
自然循环系统
自然循环
➢系统依靠集热器与蓄水箱的 水温不同产生的密度差进行 循环，水箱中的水经过集热 器被不断加热。 ➢优点：
结构简单，运行安全可靠， 不需要循环水泵等。 ➢缺点：
为了防止系统中热水倒流 和维持热虹吸压头，蓄水箱 必须置于集热器的上方。
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(1)全玻璃真空集热管
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(2)热管式全玻璃真空集热管
（2）热管式全玻璃真空集热管原理
（2）热管式全玻璃真空集热管组装
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来自百度文库
(2)热管式全玻璃真空集热管优势
➢ 热效率高：最高运行温度可达100℃，最高闷晒温度可 达250℃，工作温度为70℃-120℃。
➢ 热启动快：在阳光下2分钟即可输出热量。 ➢ 特殊的防冻技术：即使在-50℃的严寒下仍能正常工作
• 腔体壁温较均匀，可减小与流体之间的温差，使开口的有效温 度降低，从而最终使热损降低；
• 经优化设计的腔体式吸收器，热性能比真空管吸收器稳定，在 同样情况下，工作介质平均温度大于230℃时，腔体式吸收器 不需要抽真空，仅采用传统的材料和制造工艺；
• 成本低和便于维护也是腔体式吸收器的特性。 • 腔体式吸收器的集热效率大于真空管吸收器，这使它成为槽形
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(1)全玻璃真空集热管
全玻璃真空管的结构： 由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、消气剂等部件组 成，其形状如一只细长的暖水瓶胆。
1.外玻璃管 2.内玻璃管 3.选择性吸收涂层 4.真空 5.弹簧支架 6.消气剂 7.保护帽
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(1)全玻璃真空集热管
全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管 和外玻璃管的管口进行环状熔封；另一 端分别封闭成半球形圆头，内玻璃管用 弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热 胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻 璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃 管尾端一般粘结一只金属保护帽，以保 护抽真空后封闭的排气。内玻璃管的外 表面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上 装有消气剂，它在蒸散以后用于吸收真 空集热管运行时产生的气体，起保持管 内真空度的作用。
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强制循环系统
强制直接加热系统
➢在集热器和贮水箱之间管 路上设置水泵，作系统中的 水循环动力。 ➢系统中设有控制装置，根 据集热器出口与贮水箱之间 水的温差控制水泵运转。 ➢在水泵入口处，装止回阀， 防止夜间系统中发生水倒流 而引起热损失。
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直流式系统
太阳能管式集热器
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真空管集热器
太阳能平板集热器
✓ 散热损失较大； ✓ 大多运行在60℃以下。
采用抽真空的双层玻璃管制作高效率的太阳能集热器
真空技术
光谱选择性 吸收涂层
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：a）普通型全玻 璃真空管太阳集热器；b）热管式全玻璃真 空管太阳集热器；c）U型管式全玻璃真空 管太阳集热器。
真空管集热器产生的热水 温度可达80～180℃，最高可 达200℃以上，可用于家庭或 工业热水制备、建筑供暖、 太阳能制冷等。除全玻璃真 空管集热器外均可承压运行 ，在低温环境中高效运行， 尤其是热管式太阳能集热器 有很强的抗冻能力。真空管 的长度尺寸、数量能根据实 际需要灵活配置。
2007年底，国内真空管集热器的使用量已超过90％。
腔体式吸收器
• 腔体式吸收器结构为 柱形腔体，外表面覆 隔热材料，由于腔体
的黑体效应，使其
能充分吸收聚焦后的 阳光。
• 腔体式吸收器主要适 用于长焦聚光器。
腔体式吸收器集热器剖面图
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腔体式吸收器的优点
• 吸热过程不是发生在最强聚焦区，而是在聚焦过后和发射时， 并以较大的内表面积向工作流体传热，致使和真空管吸收器相 比具有较低的投射辐射能流密度；