熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器及其應(yīng)用

真空管太陽(yáng)能集熱器基本結(jié)構(gòu)

熱管式真空管集熱器是金屬—玻璃真空集熱器的一種主要形式，如今國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)涉足該項(xiàng)技術(shù)。熱管式真空管集熱器主要有熱管式真空管與聯(lián)集管、保溫盒、支架等部分一起組成。是金屬吸熱體真空管的一種，它由熱管、吸熱體、玻璃管和金屬端蓋等主要部件組成。

熱管式真空管由熱管、金屬吸熱板、玻璃管、金屬封蓋、彈簧支架、消氣劑等組成。在熱管式真空管工作時(shí)，表面鍍有選擇性吸收涂層的金屬吸熱板吸收太陽(yáng)輻射能并將其轉(zhuǎn)化為熱能，傳導(dǎo)給與吸熱板焊接在一起的熱管，使熱管蒸發(fā)段內(nèi)的少量工質(zhì)迅速汽化，被汽化的工質(zhì)上升到熱管冷凝段，釋放出蒸發(fā)潛熱使冷凝段快速升溫，從而將熱量傳遞給集熱系統(tǒng)工質(zhì)。熱管工質(zhì)放出汽化潛熱后，迅速冷凝成液體，在重力作用下流回?zé)峁苷舭l(fā)段。通過(guò)熱管內(nèi)不斷重復(fù)的汽—液相變循環(huán)過(guò)程，快速高效的將太陽(yáng)熱能源源不斷的輸出。

熱管式真空管集熱器由真空集熱管、導(dǎo)熱塊（或?qū)崽坠埽⑦B集管、保溫材料、保溫盒、尾托架等部分組成。熱管式真空管集熱器工作時(shí)，每只熱管真空管都將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，通過(guò)熱管反復(fù)的汽—液相變循環(huán)過(guò)程將熱量通過(guò)熱管冷凝段傳遞給導(dǎo)熱塊（或?qū)崽坠埽?，從而加熱?lián)集管內(nèi)的系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)，使集熱系統(tǒng)工質(zhì)的溫度逐步上升，直至達(dá)到使用要求的。與此同時(shí)，真空集熱管及保溫盒也不可避免地通過(guò)輻射或傳導(dǎo)的形式損失一部分熱量。

真空管太陽(yáng)能集熱器性能特點(diǎn)

熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器具有集熱效率高、得熱量大、輸出溫度高、承壓運(yùn)行好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗凍性強(qiáng)等特點(diǎn)。安裝維護(hù)方便，使用中無(wú)漏水隱患，易實(shí)現(xiàn)和建筑相結(jié)合，具備較長(zhǎng)的使用壽命。熱管式真空管太陽(yáng)能集熱器使用數(shù)量根據(jù)熱水需求量可任意組合。安裝位置靈活，承壓運(yùn)行，系統(tǒng)阻力小，集熱系統(tǒng)容水量小，熱水系統(tǒng)的運(yùn)行通過(guò)太陽(yáng)能控制器自動(dòng)進(jìn)行控制，可直接對(duì)熱水加熱，適用于各種集中熱水供應(yīng)及泳池加熱系統(tǒng)。

值得一提的是，熱管式真空管與聯(lián)集管的連接是屬于“干性連接”即聯(lián)集管內(nèi)的傳熱工質(zhì)與集熱管冷凝段之間是不直接接觸的，集熱器聯(lián)集管沒(méi)有漏水隱患，可以承受較高的運(yùn)行壓力，個(gè)別集熱管破損也不會(huì)影響整個(gè)集熱器的運(yùn)行，維護(hù)起來(lái)非常方便，因而特別適用于大中型太陽(yáng)熱水系統(tǒng)，容易實(shí)現(xiàn)與建筑的結(jié)合。

影響太陽(yáng)能熱管集熱器性能的參數(shù)有：集熱面積、集熱效率、熱損及真空管的性能；聯(lián)集管（聯(lián)集箱）的阻力特性，還有太陽(yáng)能熱管集熱器的容水量及放置朝向和傾角。

真空管太陽(yáng)能集熱器國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱器對(duì)比

綜觀太陽(yáng)能集熱器的發(fā)展，太陽(yáng)能熱管集熱器以其自身的優(yōu)點(diǎn)日益受到推崇，尤其在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家更是如此。但我國(guó)的太陽(yáng)能集熱器使用多以U型管為主，約占太陽(yáng)能真空管集熱器總量的70%～80%。主要原因是價(jià)格較低、效率較高、加工制造較容易。國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱管集熱器分為玻璃與金屬熔封和真空管內(nèi)置熱管兩種結(jié)構(gòu)，主要因?yàn)槌杀据^高，在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售較少。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，太陽(yáng)能熱管集熱器應(yīng)用較多，運(yùn)輸、安裝、維修比較方便。要求安全、衛(wèi)生、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)較高。

對(duì)于太陽(yáng)能熱管集熱器而言，安裝維修安裝方便，可更換，便于維修。維修困難，U形管損壞，整臺(tái)更換。運(yùn)輸各部件可獨(dú)立包裝，體積小，便于運(yùn)輸和搬運(yùn)，成本低。必須整機(jī)包裝，體積大，不便于運(yùn)輸和搬運(yùn)，運(yùn)輸成本較高。應(yīng)用分體、有吸液芯太陽(yáng)能熱管集熱器橫置安裝可用于陽(yáng)臺(tái)，無(wú)吸液芯熱管熱管集熱器豎置安裝，通過(guò)調(diào)節(jié)安裝角度或減短太陽(yáng)能熱管長(zhǎng)度，可用于陽(yáng)臺(tái)。分體、陽(yáng)臺(tái)、工程，不受安裝角度限制。

1.熱效率高

采用高性能選擇性吸收涂層和高熱導(dǎo)率傳熱條帶，得熱量大，熱損失小，同樣條件下集熱量遠(yuǎn)高于其它形式的集熱器；

2.承壓運(yùn)行

額定承壓能力6kgf/cm2，特別適用于強(qiáng)制循環(huán)的大面積集熱工程；

3.冬季水更熱

管內(nèi)不走水，啟動(dòng)迅速，全年運(yùn)行，和全玻璃真空管相比，多得20—30%熱水；

4.夏季不過(guò)熱

不用反光板，防止夏季水溫超高，風(fēng)載小，不會(huì)因反光板性能下降而影響集熱器效率；

5.占地面積小

真空管密排，集熱器外型尺寸小，減少安裝占地面積；

6.安裝維護(hù)方便

銅套管干插式連接，安裝方便，熱管冷凝端不結(jié)水垢，無(wú)漏水隱患，局部維修不影響系統(tǒng)運(yùn)行，避免了集熱器內(nèi)結(jié)水垢影響系統(tǒng)運(yùn)行或一支管損壞整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。

7.使用壽命長(zhǎng)

高效長(zhǎng)壽命熱管，嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝控制，正常使用壽命15年以上。2100433B

熱管式真空管太陽(yáng)集熱器太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

由熱管真空管型太陽(yáng)集熱器構(gòu)成的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，是熱管式真空管及其太陽(yáng)集熱器在實(shí)際應(yīng)用中推廣最為廣泛的。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的氣候條件、系統(tǒng)用途和用戶(hù)要求，綜合考慮集熱器的陣列組合、熱量的儲(chǔ)存、系統(tǒng)的防凍、輔助能源的選擇．組成不同的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，比如太陽(yáng)能中央熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能供熱供暖系統(tǒng)、太陽(yáng)能游泳池?zé)崴到y(tǒng)，可廣泛用于民用住宅、賓館、飯店、學(xué)校、部隊(duì)、工廠、醫(yī)院等生活社會(huì)場(chǎng)所，還可以用于工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)熱水、開(kāi)水預(yù)熱等。熱管真空管型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)也可以分為直接循環(huán)和間接循環(huán)兩種，兩者相比，直接循環(huán)系統(tǒng)只能以單一方式提供熱水，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，而間接循環(huán)系統(tǒng)則可以提供不同溫度的熱源以及提供不同用途的生活和工業(yè)熱水等，具有承壓性，系統(tǒng)稍顯復(fù)雜 。

熱管式真空管太陽(yáng)集熱器太陽(yáng)能熱發(fā)電

在已經(jīng)建成的槽式聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電站中，接收器一般采用直通式全玻璃真空集熱管，與其相比，熱管式真空集熱管在承壓能力方面有一定優(yōu)勢(shì)。在直接用水作吸熱介質(zhì)的單回路槽式聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中，采用熱管式真空集熱管可有效解決承壓?jiǎn)栴}。它還相當(dāng)于“二次換熱”，換熱介質(zhì)只與熱管冷凝段發(fā)生換熱，熱管啟動(dòng)快、相變傳熱的方式使其具有高效率 。

熱管式真空管太陽(yáng)集熱器太陽(yáng)能制冷與空調(diào)

太陽(yáng)能制冷與空調(diào)系統(tǒng)需要較大的太陽(yáng)集熱面積和較高的熱源，因此需要合理布置太陽(yáng)集熱器陣列，這種系統(tǒng)與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)相似。熱管真空管型太陽(yáng)集熱器陣列承壓能力強(qiáng)、流動(dòng)阻力小，是一種適合大規(guī)模工程化的集熱器。將熱管真空管型太陽(yáng)集熱器、熱泵和空調(diào)結(jié)合在一起使用可以同時(shí)滿(mǎn)足冬季供暖和夏季制冷兩種要求，還可以滿(mǎn)足日常生活用熱水的需要，克服了單純利用太陽(yáng)能供暖時(shí)，寒冷天氣和陰雨天熱量不足的缺點(diǎn)，能夠進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。對(duì)于雙效和三效溴化鋰一水吸收式制冷系統(tǒng)，它們需要150℃以上的高溫水，可通過(guò)熱管真空管型太陽(yáng)集熱器來(lái)獲取高溫?zé)嵩?，采用CPC聚光的方式效果更佳。另外，熱管真空管型太陽(yáng)集熱器也可以滿(mǎn)足太陽(yáng)能固體吸附式制冷驅(qū)動(dòng)熱源的要求，其所選工質(zhì)的解析溫度一般不高于100℃，所以悶曬或者聚光形式均可達(dá)到要求 。

熱管式真空管太陽(yáng)集熱器太陽(yáng)能海水淡化

將太陽(yáng)能與膜蒸餾技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行淡化水處理，是太陽(yáng)能熱利用的一個(gè)重要領(lǐng)域。熱管真空管型太陽(yáng)集熱器可以提供較高的溫度，能為膜蒸餾熱端加熱系統(tǒng)提供熱水，實(shí)現(xiàn)海水、苦咸水的淡化。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能海水淡化所需要的供熱溫度在70℃～100℃，可以和太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)相結(jié)合，傳熱介質(zhì)先流經(jīng)太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)，再為太陽(yáng)能海水淡化提供熱源，提高了太陽(yáng)能熱利用的效率 。