热管集热器与平板型集热器性能对比
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。
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)。
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。
真空玻璃管集热器与金属集热器(平板式)太阳热水器的比较
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
真空玻璃管集热器与金属集热器(平板式)太阳热水器的比
较
真空玻璃管集热器式太阳热水器结构、技术及性能特点：(1)真空玻璃管集热器式太阳能热水器通常由玻璃内管、外管构成，内管内壁装水与保温水箱相连通，循环，内管外壁涂有选择性涂层用于吸收阳光，内管与外管之间保持一定距离，通常1cm，将内、外管之间抽成真空后熔接，集热时，当阳光透过外管照射到内管上，内管发热后，将内管内的水全部加热，利用冷热比重不同的物理原理，由管内与保温水箱内的水相互交递循环，最终将保温箱内的水加热。
(2)保温水箱
保温水箱由内胆、保箱层、外壁、进出水管及排气管组成。
内胆采用耐高温，不易腐蚀，无毒的材料制作，通常采用304#不锈钢焊接，保温层采用不易传热的材料构成，通常采用聚安脂发泡块或玻璃棉制作。
外壁采用铝板、不锈钢板、彩钢板或镀铝锌板等抗紫外线不易腐蚀的材料制作。
并采用压边、打钉的制作方式完成。
(3)玻璃管真空隔热式集热器的太阳能热水器由于玻璃管之间已抽成真空，故集热器部分保温及抗冻性能较好，但由于玻璃管成型小的特点，形成了集热管只能每条单独插入水箱，依靠水箱内的橡胶件套住密封。
这种太阳能热水器不能承受较大的承压，安装保养、维修困难；热效率比平板式低，故障较高，热启动较慢，使用寿命比平板式短。
金属集热器（平板）式太阳热水器结构、技术及性能特点：
(1)该种太阳能热水器由金属集热器，储水箱构成。
集热器由集热芯片。
真空管型集热器与平板型集热器效率分析
Papersechnical 论文论述T5T y海尔热水器有限公司太阳能科研所刘桂永真空管型集热器平板型集热器效率分析现阶段我国太阳能集热器主要有平板集热器和真空管集热器两种，很多人认为真空管内抽真空，所以防冻性能好，热效率高；高硼硅特硬玻璃3.3硬度大、表面光洁度高，不易结垢。
而平板集热器则热效率低、易结垢、易冻坏。
然而事实并不是人们想像的那样。
本文如下阐述和计算主要参考的国家标准有：G B/T 4271-2007《太阳能集热器热性能试验方法》；G B/T 17581-2007《真空管型太阳能集热器》；G B /T 6424-2007《平板型太阳能集热器》；G B /T 19141-2003《家用太阳能热水系统技术条件》；G B 12936.2-91《太阳能热利用术语第二部分》。
1基于国标规定对比分析真空管型集热器与平板型集热器的瞬时效率①无反射器的真空管型太阳能集热器的瞬时效率截距根据国标GB/T 17581规定不低于0.62，此处取0.62；总热损系数不大于3.0W/（m 2℃），此处取3.0W/（m 2℃）；以此得出无反射器真空管集热器的瞬时效率曲线如图1：图1真空管集热器瞬时效率曲线（GB/T 17581）依据G B T ，集热器采光面积计算方法如下：图2GB/T 4271规定的集热器采光面积计算方法②根据国标G B/T 6424规定，平板型集热器的瞬时效率截距不低于0.72，总热损系数不大于6.0W/（m 2℃），以此得出的瞬时效率曲线如图3：图3平板集热器瞬时效率曲线（GB/T 6424）③根据国标GB/T 6424和G B/T 17581规定，平板型集热器和真空管集热器的瞬时效率截距对比曲线如图4：图4平板集热器和真空管集热器瞬时效率对比曲线小结：交叉点纵坐标数值为5，横坐标数值约为3；也就是说，当（－）/G=0.0317时，两种集热器瞬时效率相等，试验中G 的大小为700W ±50W ，则：（ti －ta ）＝0.0317×700=22.19℃。
平板太阳能热水器性能对比 (1)
3、换热问题 搪瓷夹套水箱的换热效率低，得热量少的很多问题。通常100L的夹套水箱分 析，一般直径为Φ370mm，夹套的长度为620mm~800mm，减去升降区实际 可以换热的长度只用500mm~650mm，实际换热面积为0.6m2左右。夹套水 箱为壁厚2mm的碳钢，其传热系数为32~41W/(m· k)，内有0.4mm厚的搪瓷涂 层，其传热系数为2W/(m· k)，按照傅里叶平壁传热方程计算其传热系数是非 常低的，再者由于水质问题，水箱内壁结构严重也导致了换热效率低，这两 大因素是造成夹套水箱水不热的主要原因。见（图三）国内一知名厂家生产 的搪瓷夹套水箱经过6个月的测试后解剖后的图片
图三
4、保温问题 一般水箱以100L为例保温层厚度为50mm,而搪瓷夹套水箱由于增加了夹套 15mm的厚度，实际保温层厚度为35mm左右，发泡时中心不准，再加上由于 夹套内为传热介质，当晚上夹套内介质冷却后水箱内的热水通过内胆壁向介 质传热，保温效果下降。图（四）国内一知名厂家生产的搪瓷夹套水箱解剖 后的图片，保温层厚度一边30mm一边40mm。
管板式平板集热器
无机超导平板集热器
二、承压水箱性能对比
搪瓷夹套承压水箱
搪瓷非夹套承压水箱
1、搪瓷夹套承压水箱结构
搪瓷水箱的整体结构由水箱内胆，材质为2mm碳钢，内胆内壁为高温涂搪、夹套， 材质为1.5mm碳钢，夹套层空间距离为12mm、聚胺脂保温层加外壳组成。
2、搪瓷夹套承压水箱生产工艺
1.“先焊夹套后烧结”的夹套内胆生产工艺。 1. 生产工艺是将整个水箱内胆和夹套全 部焊接好后再进行高温涂搪。（图二） 见（图一）
平板太阳能热水器性能对比
一、平板集热器性能对比
管板式平板集热器
无机超导平板集热器
全玻、热管、平板集热器优缺点对比
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
平板集热器与真空管集热器的优劣式对比
平板集热器与真空管集热器的优劣式对⽐平板型集热器真空管集热器材料和寿命全紫铜板芯、铝合⾦边框的传统材料，性能稳定使⽤寿命30年，适合⼤⾯积使⽤，易与建筑结合玻璃材质、接⼝处橡胶圈容易⽼化，集热器的受⽤寿命10年，易出现炸管，导致整个系统瘫痪，不适合⼯程⼤⾯积使⽤集热器热性能涂层及其吸热效果相当，每平⽶集热器的有效采光⾯积0.92平⽶，管内不可利⽤的⽔量1公⽄/平⽶，⽇产⽔量为80L-100L涂层及其吸热效果相当，每平⽶集热器的有效采光⾯积为0.56平⽶，管内不可利⽤的⽔量为9公⽄/平⽶，⽇产⽔量60L-80L保温性能采⽤岩棉或基⼄烯等传统保温材料保温，效果较真空管略差，环境温度较低情况下其防冻性能较差采⽤两层玻璃间的真空保温，效果较平板略好，其防冻⾏较好系统防冻措施采⽤独特的排空防冻管理加电伴热带结垢影响⽔垢是在⽔温较⾼的情况下产⽣的，低温⽔不易结垢，掺⽔温度⼦45-60度之间，不宜结垢产⽔温度⼦60-80度之间易结垢，⼀般内胆不易结垢，主要集中在内胆下部由于冷凝末端温度较低容易产⽣⼤量⽔垢，影响即热效率运⾏⽅式可承压运⾏不能承压运⾏使⽤成本合理的系统配置使其后期使⽤成本低⾼总结在热⽔⼯程中，平板型集热器的热性能良好，运⾏安全可靠，产⽔量⼤，使⽤寿命长，易于建筑结合，国外90%以上均为平板型具有良好的保温性能，⽆需进⾏系统的防冻设计，适合于家⽤，其在国内市场占有率较⾼，约为80%九阳全天候系统特点优先使⽤太阳能、充分利⽤太阳能、最少使⽤常规能源、24h供应热⽔，设备和系统永远不冻（机械排空防冻）、系统⽆⼈值守全⾃动运⾏。
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真空热管集热器与平板型集热器
系统应用中的优劣势对比
1、在相同的日照、时间、地点及集热面积条件下，真空管的吸收转换效率高于平板太阳能。
主要是由于平板太阳能不是在真空状态下工作，在吸收热量的同时，也在不断的散热；热转换效率为69%，特别是在冬季最需要热量的时候，平板集热器散热量最大。
而真空管型太阳能集热器是双真空工作状态，吸收的热量在真空状态下都被及时转换；热转换效率达70%以上，冬季最需要热量时效果尤为突出。
2、真空管型集热器的发射率比平板太阳能低，解释为：
太阳能在同样面积下照射，但平板太阳能集热器由于是平面，将部份太阳光反射掉；平板发射率为9%
真空管反射比例小，热管发射率为6%，所以其效率明显高于平板太阳能集热器；
3、真空管是双真空工作状态，吸收阳光后在真空状态将热量迅速带走，而平板太阳能只是在吸收层上加了一层玻璃，玻璃和支架间是用橡胶条进行密封，所以保温性能差，热量损失也大，再加上转换效率低，相同情况下得热量也就低了；
4、抗低温性能对比：
真空管太阳集热管作为太阳能集热部件，其独特设计结构保证了集热器在家庭用热水工况下有很高太阳能热转换效率。
集热管在真空状态下吸收并转换热量，管内保持10-3Pa的真空，能抗-40℃超低温，
而平板太阳能是在非真空状态下工作，最多也只能抗冻-5℃低温，超过-5℃只能采用系统排空方式或用循环介质传热，方可保证系统正常，如果不是用导热油作为传热介质，则冬季要对管道进行排空处理，否则温度低时容易把管道冻裂。
5、恶劣环境下自清洗，抗冻雹；
随着环境污染越来越严重，极端恶劣天气和自然灾害也越来越多。
真空管集热模块管与管之间有间距，主要是防止大风天气时能抗击风灾，而
平板太阳能是整块玻璃安装，对大风天气有着极大的隐患；
平板集热模块是一个平面，风沙天气时和空气污染严重地区表面积淀的厚厚一层沙粒，影响太阳能的吸收，而真空热管设计成圆形，主要是考虑不能凝集灰尘，而有大风或下雨时立刻清洗的干干净净。
6、抗积雪
真空管安装后，管与管之间有间距，如有一点倾角，积雪会掉下去；
但平板集热器由于表面为整体，积雪掉上去后，会堆积起来，根本起不到集热作用。
7、安装不方便
真空管集热器安装时，集热器和真空管分开上屋面，完全可以随心操作；
但平板太阳能集热器是一整体，必须用吊车或人力扛至屋面，还有一定的危险性；若为阳台式安装，平板集热器需要大于25度倾角安装方能确保四季使用。
8、价格对比
真空管型太阳能集热器总体价格略低于平板太阳能集热器约10%左右。
9、外观
平板太阳能集热器整体安装外观优于真空管型太阳能，但全部安装在屋面，楼下看不到屋面，所以也不存在美能见度。
2013-10-21。