热管式真空管集热器简介
真空管集热器技术参数
真空管集热器技术参数
真空管集热器（真空管太阳能热水器） 吸热膜层优点：耐高温、抗老化、不脱膜、颜色一致 玻璃管特点：国际标准优质高硼硅特硬玻璃 真空集热管技术参数： 材料 高硼硅3.3（特硬）玻璃（T＝0.91） 集热管长度（mm） 1200±5mm、1500±5mm 集热管外径（mm） F47±0.7mm 集热管内径（mm） F34±0.7mm 涂层 渐变SS-C/Cu选择性复合吸收膜层 太阳吸收率 as：0.88~0.93 红外发射率 Sh：0.08~0.04 夹层真空度 P≤2′10?3Pa 空晒温度 >250℃ 耐压 0.6MPa 抗冰雹性能 F≤25mm
产品通过中国空间技术研究院理化检测中心检测各项技术指标，均达到国际先进技术水平。 高硼硅3.3玻璃的组成： 玻璃成分SiO2B2O3Al2O3H2OFe2O3 含量（Wt%） 80.413.1 2.44.10.055
原文地址：/tech/12961.html
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热管真空管式集热器工作原理
热管真空管式集热器（1）热管真空管的工作原理太阳光透过玻璃管，照射在吸热板上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。
吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，为保证汽化的工质迅速上升到冷凝端，真空管工作时与地面的倾角应大于10度，被汽化的工质上升到热管冷凝端向被加热的工质（水或空气）放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端，利用热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续地将吸收的太阳辐射能传递到冷凝端加热工质。
作为高效传热元件的热管由蒸发段和冷凝段两部分组成。
蒸发段与吸热板紧密连接。
吸热板表面磁控溅射AL-N-O选择性吸收涂层，吸收比大于0.93，发射率小于0.08。
先进的热压封技术应用于玻璃-金属之间的封接。
玻璃管采用硼硅玻璃，透射率大于0.90。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
被加热工质不流经真空管，因此真空管的安装十分简单，而且管子不与介质发生干扰，即便真空管发生损坏，太阳能集热器的工作并不因此而中断，在保温盒内填充了保温材料，有效地控制了运行过程中的热量损失。
当太阳辐射穿过玻璃管，投射在吸热板上，被吸热板吸收并转换成热。
此热量加热，热管蒸发段内的工质，使其汽化。
工质蒸汽上升到冷凝段，在冷凝段内表面凝结，释放出蒸发潜热。
液态工质依靠自身的重力流回蒸发段。
然后重复上述过程。
热管式真空管的外形尺寸为ф100×2000mm，它主要由热管、吸热板、玻璃管、金属端盖和消气剂等部件组成，如下图所示：（2）热管真空管集热器的工作原理热管式真空管内不走水，加热系统与循环系统独立分隔，整个系统全部为金属连接，运行稳定可靠。
每支热管真空管的冷凝端通过导热块的导热，将热量传递给集管，被加热的工质（水）经过集管时，将热量带走。
在这个工作过程中，真空管的冷凝端与导热块是钢性连接。
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。
CPC热管式真空管集热器的集热效率分析
3. 集热器的集热效率分析计算
CPC热管式真空管集热器的光学效率[3]：
ηop = ρτ eα r pf ref
式中， ρ 为聚光镜的反射率，不锈钢镜取0.80； 特硬高硼硅玻璃3.3取0.93；
（1）
τ e 为真空管玻璃空管内管上选择性涂层的吸收率，取0.92；P是间隙损失系数，
l
F=
其中
th(
mW ) 2 mW 2 Ut
（14）
m2 =
λδ
[10]
（15） ： （16）
CPC的热管式真空管集热器的效率因子为
F′ =
WF + D
π Dr
1 + π Dr LU t Rt
根据有关参数和其他的测量值，可算出CPC的热管式真空管集热器的热损失系数Ut及效率因 、热管式真空管集热器（HE）的瞬时效率方 子 F ′ ，可得到CPC热管式真空管集热器集热器（CHE） 程
CPC热管式真空管集热器的集热效率分析
赵玉兰，张红，战栋栋 （南京工业大学机械与动力工程学院，南京市新模范马路30号 210009）
摘要：本文介绍了CPC(compound parabolic concentrator)热管式真空管集热器的结构。对CPC的热 管式真空管太阳能集热器进行了传热分析， 并对CPC热管式真空管集热器、 热管式真空管集热器和 CPC热管式集热器的集热效率进行了比较计算。结果表明，CPC热管式真空管集热器是一种性能良 好的中温（80℃-150℃）集热器。 关键词：CPC；热管；真空管集热器；集热效率
2. CPC热管式真空管集热器的物理结构
CPC热管式真空管集热器是由非跟踪聚焦型的复合抛物面聚光器CPC和热管式真空管（接收 器）组成。CPC是一种非成像低聚焦的聚光器。它根据边缘光线原理设计，可将给定接收角范围 内的入射光线按理想聚光比收集到接收器上。热管式真空管（接收器）将光能转化为热能，再由 介质带走。其结构如图1所示。
热管真空管集热器及太阳能热水系统
Application of evacuated-tube heat pipe solar collector and solar water heating systems
YAN Jun1,2
（1.Department of Mechanical Engineering, Qinghai University, Xining 810016, China； 2.Institute of Thermodynamics and Thermal Engineering, University of Stuttgart, Stuttgart 70550, Germany）
different systems.
Key words： heat pipe； evacuated-tube heat pipe solar collector； solar water heating system
1 热管真空管 太阳能热水器所用的热管一般为重力热管,
蒸发段在热管的下部，冷凝段在上部，内部没有 吸液芯。 平衡时，热管中的液态工质处于饱和状 态，工质气体为饱和气体。 太阳辐射透过真空管 照射在吸热翼片或传热介质上， 蒸发段被加热， 液态工质接收管壁传输的热量而温度升高。 当工 质的温度高于饱和温度时，工质被气化，压力也 随之增大，气化产生的蒸气向压力较低的冷凝段 流动。冷凝段受管外介质冷却，温度不变。当蒸气 压力大于饱和压力时，蒸气凝结为液体，放出气 化潜热，凝结液依靠自身重力从冷凝段流回蒸发 段。 利用热管工质循环往复的气液相变，连续不
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严 军 热管真空管集热器及太阳能热水系统
第一种采用热压封接技术将带有平板翼片 的、 具有抗冻性能的铜—水热管封装在单层真空 管内； 第二种将带有圆筒形翼片的热管封装在全 玻璃真空管内， 通过管内热空气向紧贴内管表面 的翼片传热； 第三种将热管封装在全玻璃真空管 内， 真空管内腔和热管外壁之间注入高沸点液态 传热介质[1]。 2 热管真空管集热器
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。
真空管太阳能集热器
真空管太阳能集热器东盛环保工程有限公司提供一、真空管集热管的结构及组成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。
二、真空管技术参数目前集热效果的最好的是AL---N/AL真空溅射选择性镀膜，利用该涂层的玻璃真空管，其吸收率≥0.93；红外发射率ε≤0.6；平均热损Uct0.9W/㎡℃；真空度P≤5×10ˉ3pa，采用性能高硼硅3.3特硬玻璃制造。
三、真空管与平板太阳能的区别下面将从11个方面来分析目前我国平板热水器与真空管热水器的技术分析与对比。
从而全面分析集热器热性能优缺点：1．市场占有率的比较目前，我国太阳能应用最为普及的是真空管太阳能与平板太阳能两种形式。
云南省是最早普及太阳能的省份，也是平板太阳能应用最早最广泛的地区，在九十年代，其他省份的老百姓还不认识太阳能为何物时，云南已非常普及。
八十年代与九十年代，云南省处处都是平板太阳能，而到了九九年后由于气候等因素的制约，生产工艺性要求，性能适应性条件等，导致真空管飞速发展，目前的比例为：平板太阳能占5％；真空管太阳能占95％。
3．承压能力的比较平板太阳能集热器构件为金属材料组成，集热器与热水箱之间的连接件也采用金属零部件，因而集热器与连接件都能承受一定的压力，实验压力可达0.8MPa，即承压≥0.6MPa。
而真空管集热器的构件主要为玻璃耐压0.15Mpa。
4．防冻与抗冻性能：平板集热器由于板芯为金属板芯，其板芯内均为较小的毛细管道，且板芯与外界环境温度直接联通，故气温较低时容易结冰，抗冻性能较差；而真空管太阳能由于真空管为暖水瓶结构，管子外壁与内壁之间为真空状态，管子内水在较低气温下也不易结冰；5．结垢：平板太阳能集热过程主要通过金属板芯内毛细水管吸热，故容易在此过程中水与热金属（铝管或铜管）接触后产生水垢，并且根据平板集热器结构当水在毛细水管中结构后是无法清洗排除，故平板太阳能热水器使用寿命远远低于真空管热水器；而真空管热水器集热器均为玻璃管，水在玻璃管中吸收热量，在此过程中水与玻璃接触并不容易产生水垢，就像日常生活中，金属茶壶烧水容易产生水垢，而暖水瓶不容易产生水垢，且在产生水垢后，水垢与玻璃的亲和力较小，暖水瓶中水垢较容易倒出。
热管式真空管说明书(定稿)
热管式真空管SEIDO1 C4-SD1*16（8）/G型集热器安装说明书北京市太阳能研究所有限公司2011年7月该集热器采用北京桑达太阳能技术有限公司生产的SEIDO1型热管真空管为太阳能集热元件，其玻璃管直径为100毫米。
本太阳能集热器共有2款规格：C4-SD1*16/G型和C4-SD1*8/G型，真空管数量分别为：16支和8支，采光面积为3.1M2和1.54M2，最高瞬时效率可达0.70（基于采光面积）。
集热器主要特点：（1）该集热器采用岩棉保温，保温性能更佳；采用安装连接板，有效的节约了安装时间；盒体上部采用铝型材挤压成形，整体美观大方。
（2）集管与铝导热块采用冷涨连接，牢固可靠，换热效率高，有效通流面积大，真空管安装和维护快捷方便。
（3）铝导热块套管与密封法兰之间采用硅橡胶密封圈密封连接，有效阻止有用热量的流失。
1、安装示意图（1）集热盒（7）固定压片（2）挡风圈（8）底托架安装托板（3）集热盒安装托板（9）螺母M8（4）波纹管双端接头（10）尾部胶圈（5）底托架（11）喉箍（6）螺栓M8X20为使集热盒和底托架安装调整更加方便，本产品采用了保温盒托板和底托架托板，将这两种托板焊接在角钢支架上，托板安装尺寸如图所示。
3、集热盒安装按左图所示，将集热盒铝型材托脚插入托板，并用螺栓配合压片固定集热盒。
4、底托架安装按左图所示，将底托架插入托板，并用螺栓配合压片固定。
安装真空管前，把挡风圈套在真空管法兰上，起到保护法兰和阻止散热的作用。
6、导热硅脂的使用为保证集热器使用性能，提高传导效率，务必将导热硅脂均匀涂抹在热管的冷凝端表面，然后沿真空管与法兰的轴线插入铝导块套筒中。
7、真空管底部固定底托架调整固定后，将真空管放在底托架上，用喉箍配合尾部胶圈固定真空管。
8、集热器组之间波纹管安装头将相邻两组集热器连接在一起，用保温材料将波纹管包裹，紧固时用38mm开口扳手或相应的活扳手，注意一定要加密封垫片！9．压力检测集热器（系统）的所有管路安装完毕后，为管路做保温之前，必须做打压试验，压力是0.4MPa。
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北京金阳科创太阳能科技有限公司
热管式真空管太阳能集热器
TiNOX（400W/m K无氧铜）集热
高硼硅玻璃罩管，紫铜相变超导热管；
外壳及托架为铝合金专用型材，
热管真空管太阳能集热器
热管真空管是金属芯玻璃真空集热管的一种形式，它是一种高效的太阳能集热元件，具有工作温度高、承压能力大、耐冷热冲击、抗冰雹、全年工作等独特的优点。
热管真空管与联集管、保温盒、支架等部分一起组成热管真空管集热器。
金属—玻璃热管真空管太阳能集热器作为第四代太阳能集热产品，它的开发和应用已经有十余年的历史，因其热性能和运行维护上的突出优势，目前正迅速发展，逐渐替代其它类型的太阳能集热器产品成为热水器和热水工程市场的主流。
JD100HP系列热管真空管集热器产品采用中德最新太阳能技术结晶——“金属—玻璃热管真空管”作为集热元件，集多项专利技术与一身，经国际权威机构检测，性能处于国际领先水平。
该产品效膜层吸热、相变热管传热和真空保温绝热优势于一体，热管承插式连接，相变热管传热承压运行，全面解除全玻璃真空管集热器易冻裂、易炸管、易结垢、易漏水等隐患。
热管式真空管集热器(导热块传热)示意图
如上图所示，热管真空管太阳能集热器由热管真空管、联集管、保温盒和支
架等部分组成。
太阳光透过真空玻璃管，照射在真空管内金属吸热翅片的选择性吸收涂层上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能通过导热铜带传至内置热管，迅速将热管蒸发端内的少量工质汽化，被汽化的工质上升到热管冷凝端，使冷凝端快速升温，集热器联集管上的导热块（或导热套管）吸收冷凝端的热量加热联集管内流体。
热管工质放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下回流热管蒸发端，再汽化再冷凝。
热管真空管集热器通过热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续不断的吸收太阳辐射能为热水系统或采暖系统提供热源。
与普通真空管太阳能集热器相比，JD100HP系列热管真空管集热器产品具有如下优异特点。
①热效率高：采用高性能选择性吸收涂层和高热导率传热条带，得热量大，热损失小，同样条件下集热量远高于其它形式的集热器；
②承压运行：额定承压能力6kgf/cm2，特别适用于强制循环的大面积集热工程；
③冬季水更热：管内不走水，启动迅速，全年运行，和全玻璃真空管相比，多得20—30%热水；
④夏季不过热：不用反光板，防止夏季水温超高，风载小，不会因反光板性能下降而影响集热器效率；
⑤占地面积小：真空管密排，集热器外型尺寸小，减少安装占地面积；
⑥安装维护方便：铜套管干插式连接，安装方便，热管冷凝端不结水垢，无漏水隐患，局部维修不影响系统运行，避免了集热器内结水垢影响系统运行或一支管损坏整个系统瘫痪的现象。
⑦使用寿命长：高效长寿命热管，严格的生产工艺控制，正常使用寿命15年以上。
热管真空管太阳能热水系统的特点
●系统效率高：热管真空管集热器性能卓越，通过国际测试，集热效率高，
冬季平均集热效率可达60%以上，出水温度最高可达100℃。
●启动迅速：热管真空管热容小，传热速度是铜的1万倍，在太阳辐照多变
的多云及低日照天气可以有效提高集热器的输出热量，保证热水系统稳定运行。
●承压运行：采用热管真空管集热器，系统可以承受较高的运行压力。
●可靠性高：热管真空管与系统管路干性连接，系统循环管路没有橡胶件、
玻璃件，彻底消除其它形式的太阳能热水系统漏水之隐患。
●全年使用：热管真空管太阳能集热器可以承受-50℃低温，循环管路实现
停泵排空，彻底消除冬季冻坏的可能，从而实现四季使用。
●全自动运行：本热水系统通过微电脑控制仪控制，可实现全自动运行。
●安装维护方便：热管真空管太阳能集热器安装比其它形式的集热器简单，
系统运行中如有集热管损坏可直接更换，不影响系统运行，维护管理极为方便。
●使用寿命长：热管真空管集热器采用多项国内国际专利技术生产而成，制
造工艺精良，正常使用寿命15年以上。