太阳能集热装置

科技产品

太阳能集热装置是一种吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。太阳能的利用是近年来比较热门的话题，在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能，而由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来。太阳能集热装置虽然不是直接面向消费者的终端产品，但是太阳能集热装置是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室，还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等，都离不开太阳能集热装置，都是以太阳能集热装置作为系统的动力或者核心部件的。

分类

太阳能集热装置的种类比较丰富，一般根据不同的分类方式以及分类标准，其所得到的种类类型是完全不一样的，其具体分类主要有如下几大情况：

1．按集热器的传热工质类型分：液体集热器、空气集热器；

2．按进入采光口的太阳辐射是否改变方向分：聚光型集热器、非聚光型集热器；

3．按集热器是否跟踪太阳分为：跟踪集热器、非跟踪集热器；

4．按集热器内是否有真空空间分为：平板型集热器、真空管集热器；

5．按集热器的工作温度范围分为：低温集热器、中温集热器、高温集热器；

6．按集热板使用材料分别为：纯铜集热板、铜铝复合集热板、纯铝集热板。

以上分类的各种太阳集热器实际上是相互交叉的。譬如：某一台液体集热器，可以是平板型集热器，自然也是非聚光型集热器及非跟踪集热器，属于低温集热器；另一台液体集热器，可以是真空管集热器，又是聚光型集热器，但是非跟踪集热器，属于中温集热器等。

以上分类的各种太阳集热器还可以进一步细分，而且细分又有不同的分类方法。下面仅以聚光型集热器为例，可以用几种方法进行分类：

1. 按聚光是否成像分：成像集热器、非成像集热器。

2. 按聚焦的形式分：线聚焦集热器、点聚焦集热器。

3. 按反射器的类型分：槽型抛物面集热器、旋转抛物面集热器。

4. 其他聚光集热器：复合抛物面集热器、多反射平面集热器、菲涅耳集热器。

典型组成部件

吸热板是平板型太阳能集热装置内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件，其基本上是平板形状；在平板形状的吸热板上，通常都布置有排管和集管。排管是指吸热板纵向排列并构成流体通道的部件；集管是指吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部件。吸热板的材料种类很多，有铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料、橡胶等。吸热板有如下主要结构形式：

1. 管板式：管板式吸热板是将排管与平板以一定的结合方式连接构成吸热条带，然后再与上下集管焊接成吸热板。这是国内外使用比较普遍的吸热板结构类型。

2. 翼管式：翼管式吸热板是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，然后再与上下集管焊接成吸热板。吸热板材料一般采用铝合金。翼管式吸热板的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻；耐压能力强，铝合金管可以承受较高的压力。缺点：水质不易保证，铝合金会被腐蚀；材料用量大，工艺要求管壁和翼片都有较大的厚度；动态特性差，吸热板有较大的热容量。

3. 扁盒式：扁盒式吸热板是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，吸热板材料可采用不锈钢、铝合金、镀锌钢等。通常，流体通道之间采用点焊工艺，吸热板四周采用滚焊工艺。扁盒式吸热板的优点：热效率高，管子和平板是一体，无结合热阻；不需要焊接集管，流体通道和集管采用一次模压成型。缺点：焊接工艺难度大，容易出现焊接穿透或者焊接不牢的问题；耐压能力差，焊点不能承受较高的压力；动态特性差。

4. 蛇管式：蛇管式吸热板是将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸热板。这种结构类型在国外使用较多。吸热板材料一般采用铜，焊接工艺可采用高频焊接或超声焊接。蛇管式吸热板的优点：不需要另外焊接集管，减少泄漏的可能性；热效率高，无结合热阻；水质清洁，铜管不会被腐蚀。

全聚合物装置

通过欧盟第七研发框架计划资助、多个成员国参与组成的欧洲polysol研发团队，日前研发出全聚合物材料太阳能集热装置。由于聚合物较低的原材料价格及生产工艺成本，该项研究可望大幅降低太阳能集热装置的前期资金投入。

全聚合物太阳能集热装置的设计理念符合欧盟降低对化石能源依赖和促进环保的战略要求，且造价低廉，已进入商业化开发阶段。

据介绍，polysol研究团队的主要成果：一是利用聚碳酸酯作为聚合物太阳光吸附材料，通过反复试验确认两种聚合物作为集热装置的吸附外壳，其性能优于abs；二是成功开发出应用于聚合物吸附体的选择性5次物理气相沉积（pvd）涂层技术，该涂层技术具有较高的耐热变温度和高热传导率的特点；三是85%的涂层材料来源于再生混合废聚合物，将大大降低生产成本；四是设计出3种不同的热吸附和传导通道形状，以满足降压和热传导性能要求；五是优化该装置的轮廓设计，直接提升其生产装配的速度、简洁程度，降低相关成本。

通常室内供暖和热水供应占家庭总能耗的近40%。欧盟在太阳能供热技术方面全球领先，但由于高昂的早期资金投入，相关产品的市场销售和使用状况并不是很理想。为此，欧盟科学家希望研发成本更为低廉的太阳能集热装置，提高其市场使用率。

世界最大装置

3M可再生能源部和Gossamer Space Frames共同公布了据称是世界上最大的抛物面槽式的太阳能集热装置。被称为大孔径槽73（LAT），拥有一个7.3米大小的孔径和一个超过100倍的集热系数，这将成为行业的基准。

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