太阳能热水器的集热器设计

集热器是太阳能热水器组成系统中的重要器件（其功能相当于电热水器中的电热管），是接收太阳能量并将其转换为热能的核心部件，它高效吸收太阳辐射能，经循环热交换使贮水箱里的水温不断升高。集热器有真空管式与平板式两种。

1.真空管式

真空管式集热器分为全玻璃真空管集热器、U形管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器，后三种集热器是在全玻璃真空管集热器基础上发展起来的产品，三者的共同特点是都具有比较高的集热效率，以金属作为吸热体，可以承压运行，但从集热效率、防漏、防垢、耐久性、安全性、可靠性和安装维护难度等方面进行综合评价，热管式真空管集热器是最适宜在中央热水供应系统中采用的太阳能集热器类型，U形管式真空管集热器和热管式真空管集热器次之。

真空管式的结构如同一个拉长的热水壶内胆，由一大一小两支玻璃管套合而成，外层为透明，内层为涂有光谱选择性的吸收涂层，内外管之间抽成真空。内外双层玻璃管结构，采用高硼硅玻璃管为毛坯管，经过磁控溅射真空镀膜工艺在内层玻璃管外壁镀膜，再将内外管间进行抽真空处理，保证吸收膜在真空条件下稳定工作。全玻璃真空管由外管（罩玻璃管）、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、支撑件（弹簧卡子）和真空夹层等组成，如图1-49所示。真空管式在目前中国的太阳能热水器市场中应用广泛。

2.平板式

平板式集热器是太阳能低温热利用的基本部件，也一直是世界太阳能市场的主导产品。平板式集热器一般由透明盖板、吸热板、保温层、隔热层和背板等组成（见图1-50），吸热体多为具有高吸收比及低发射比膜层的金属条带。国外成熟的集热器都是平板式集热器。

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、塑料和橡胶等。吸热板有四种形式，即管板式、翼管式、扁盒式和蛇管式，如图1-51所示。(www.xing528.com)

图1-49 全玻璃真空管结构

图1-50 平板式集热器结构

管板式吸热板是目前国内外使用比较普遍的吸热板结构类型，它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。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。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。蛇管式吸热板这种结构类型在国外使用较多的是将金属管弯曲成蛇形，然后再与平板焊接构成吸热板。