两种集热器的热性能比较
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。
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。
太阳能热水器的集热器选型与性能优化
太阳能热水器的集热器选型与性能优化太阳能热水器作为一种环保、节能的能源利用设备，受到了越来越多家庭和企事业单位的青睐。
而其中最重要的组成部分就是集热器。
集热器的选型和性能优化对太阳能热水器的效率和使用寿命有着至关重要的影响。
首先，我们来看一下太阳能热水器的集热器选型。
太阳能热水器的集热器主要有平板式和真空管式两种。
平板式集热器是将太阳能转化为热能的关键部件，其主要由吸热板、导热板、隔热层和罩板组成。
平板式集热器具有结构简单、制造成本低等优点，适用于一般家庭和小型商业场所。
而真空管式集热器则采用了真空管的设计，具有更高的热转换效率和更好的保温性能，适用于大型商业和工业用途。
在选择集热器的时候，需要根据实际需求和使用环境来进行选择。
其次，我们来谈一下太阳能热水器集热器的性能优化。
性能优化主要包括提高热转换效率和延长使用寿命两个方面。
提高热转换效率可以通过以下几个方面来实现。
首先，选择合适的吸热板材料。
吸热板材料应具有良好的热导性和光吸收性能，以提高热转换效率。
其次，合理设计集热器的结构。
集热器的结构设计应考虑到光照角度、热损失和流体流动等因素，以最大程度地提高热转换效率。
此外，还可以采用辅助加热装置来提高热转换效率。
辅助加热装置可以在太阳能不足或天气不好的情况下提供额外的热能，保证热水的供应。
延长使用寿命是太阳能热水器集热器性能优化的另一个重要方面。
为了延长集热器的使用寿命，首先要选择耐候性好的材料。
太阳能热水器集热器常暴露在户外环境中，需要能够抵御紫外线、酸雨和高温等因素的侵蚀。
其次，要加强集热器的维护和保养。
定期清洗集热器的吸热板和罩板，清除上面的灰尘和污垢，以保证光的透过率和热的传导效果。
此外，还要检查集热器的密封性能，及时更换老化和损坏的密封件，防止漏水和热损失。
最后，要注意集热器的防冻措施。
在寒冷地区使用太阳能热水器时，需要采取相应的防冻措施，避免集热器因结冰而受损。
总之，太阳能热水器的集热器选型和性能优化对其效率和使用寿命有着重要的影响。
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。
几种太阳能集热器的性能计算和比较
第19卷第5期重庆建筑大学学报V ol.19N o.5 1997年10月Journal of Chon gq in g Jianzhu Universit y Oct.1997几种太阳能集热器的性能计算和比较杨小凤吴祥生刘安田(重庆后勤工程学院400041)摘要为了便于重庆市利用太阳能制冷空调系统的太阳能集热器的选择,本文对多种集热器:平板集热器、CPC平板集热器、真空管集热器、CPC真空管集热器和CPC真空管热管集热器的性能进行计算、分析和比较,并提出了它们各自的特点及其适用范围。
关键词太阳能,集热器,性能分析中图法分类号T U832.17重庆是全国闻名的“火炉”城,其夏季长达130天,气候湿度大,风速小,气温高。
据近10年气象资料统计得到8月的平均气温为30℃,极端最高气温为44℃,全年的日照主要集中在夏季,7、8两月的日照时数(438.9小时)占全年的日照时数(1244小时)的35.38%,辐射总量(1074M J/m2)占全年辐射总量(3373M J/m2)的31.87%。
因此利用夏季太阳能来制冷有重要的现实意义。
为此本文探索了太阳能制冷中集热器的选择。
在利用溴化锂进行吸收式制冷时,要求集热器的供水温度为90—100℃,而重庆地区的漫射成分较大(占总辐射的30-60%),怎样合理进行集热器选型便是一个重要问题。
鉴于国外低中温集热器在制冷空调领域已有较多应用实例,本文对平板集热器、真空管集热器、CPC平板集热器、CPC真空管集热器和CPC真空管热管集热器的性能进行了计算、分析和比较,从而选出其中最为合适的集热器。
1计算分析的前提条件据重庆地区历年气象资料的统计数据。
在对集热器进行设计计算时采用了以下的原始数据:太阳辐射:756W/m2平均气温27.4℃(7、8、9三月平均)平均风速:2m/s直射/总辐射:0.6集热器流量:80k g/h2集热器的性能计算结果分析2.1平板集热器:收稿日期:1997-08-05杨小凤.女,1962年生,讲师第5期杨小凤等:几种太阳能集热器的性能计算和比较99针对目前国内大量生产的铜铝复合材料翼形管板作为吸热板的平板集热器进行设计计算。
(2021年整理)热管集热器与平板型集热器性能对比
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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。
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2007-01-24 12:21
两种太阳集热器的热性能对比分析
近年来，我国太阳热水器产业迅速发展，太阳集热器的热性能测试和评价工作越来越受到生产厂家和消费者的重视。
平板型太阳集热器和热管式真空管太阳集热器是目前市场上较常见的两种太阳集热器。
由于这两种集热器结构的不同导致其热性能的差异。
1.两种太阳集热器的工作原理分析
图1所示为平板型太阳集热器。
当太阳辐射能QA投射到透明盖板上，其中一部分被盖板吸收和反射，其余到达涂有吸收涂层的吸热体表面，大部分的太阳辐射被吸热体所吸收，小部分向透明盖板反射。
被流道内流体吸收的热量为有用能量收益QU，与此同时，吸热表面通过透明盖板和外壳向环境散失热量，即热损失QL。
热管式真空管太阳集热器的结构如图2所示。
投射到真空管上的太阳辐射QA，一部分被外管壁吸收和反射，剩下的将到达带涂层的内管外表面，其中的大部分被涂层吸收，加热内管壁，使热管蒸发段内的传热介质气化。
蒸气上升到热管冷凝段后，再由热管的冷凝段将热量传递给联集管内的工质，成为有用能量收益QU。
工质凝结成液体，依靠重力流回蒸发段。
集热表面向环境散失的热量即为热损失QL。
根据能量守恒原理，集热器能量平衡方程为：
QA=QU+QL+QS（1）
2.集热器热性能评价
在稳态条件下运行的太阳集热器的热性能，可以用下列关系式加以描述：
QU=AI（τα）e-AUL（Tp-Ta）=mCp（Tf,o-Tf,i）（2）
由于TP难以确定，引入集热器热转移因子FR，其物理意义为集热器获得的实际有用能量收益与集热器吸热体温度等于流体进口温度时的有用能量收益的比值。
把式(4)代入式(5)得到集热器瞬时效率方程的表达式：
3.瞬时效率试验
按照标准规定搭建试验台(图3)。
根据国家标准(GB／T4271-2000，GB／T17581—1998)对这2种集热器进行瞬时效率测定。
被测平板型太阳集热器的规格：1200 mm~1010mm，采光面积1．20m2。
被测热管式真空管太阳集热器的规格：真空管规格0.58mm×l800mm，12根，采光面积
1.22m2。
测试周期内测量参数的偏离范围，均在GB／T4271-2000和GB／T17581-1998允许范围之内。
工质流量为0.015~0.020kg／(m2s)，并保持恒定。
被测的物理量包括日射辐照度I，环境空气温度Ta，集热器工质进口温度Tf，i；集热器工质出口温度Tf，o，集热器内工质流量m。
4.数据处理及结果分析
由瞬时效率试验所得到的数据，利用最小二乘法拟合得出瞬时效率的一次或二次曲线方程。
回归系数用t检验，在检验中使用统计量tb=b/sb，(sb为回归系数b的标准差)。
在给定显著水平α和自由度df=n-k-1条件下，可通过查表得出临界值ta。
若tb≥ta，则说明T*对η影响显著，回归系数可接受；否则，则不显著，需重新回归。
通过对集热器的瞬时效率曲线方程的回归系数进行t检验，可知这两台集热器瞬时效率曲线均适合采用一次曲线。
测试结果见图4，图5。
从图中可以看到，平板型太阳集热器效率曲线的截距(即η0)为0．675，热管式真空管太阳集热器效率曲线的截距(即η0)为0．568，在集热器与环境没有热交换时，平板型太阳集热器的最高瞬时效率要高于热管式真空管太阳集热器。
另外，图中所示的平板型太阳集热器瞬时效率曲线的斜率要大于热管式真空管太阳集热器。
曲线的斜率主要决定于吸热体的传热性能。
对于热管式真空管太阳集热器，由于内外管之间的夹层为高真空，只存在辐射换热，而平板型太阳集热器的吸热板和透明盖板之间，留有空气夹层，即存在对流换热又存在辐射换热。
这样平板型太阳集热器的要大于热管式真空管集热器。
当集热器工质温度较高时，在相同环境空气温度、集热器进口温度条件下，在式
(6)中可以看出平板型太阳集热器FRUL的值更大。
所以集热器正常工作时，在工质温度逐渐升高的过程中，平板型太阳集热器的瞬时效率降低较快，效率曲线陡。
热管式真空管太阳集热器的瞬时效率降低较慢，效率变化平缓。