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太阳能集热器分类


太阳能集热器的定义是:吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。

太阳能集热器本身虽然不是直接面向消费者的终端产品,但是太阳能集热器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、太阳能灶、主动式太阳能房、太阳能温室,还是以太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能发电等,都离不开太阳集热器,都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件。


太阳集热器的分类
太阳能集热器可以用多种方法进行分类,例如;按传热工质的类型;按进入采光口的太阳辐射是否改变方向;按是否跟踪太阳;按是否有真空空间;按工作温度范围等。

按集热器的传热工质类型分类
按集热器的传热工质类型,太阳能集热器可分为两大类型。
(1)液体集热器
液体集热器是用液体作为传热工质的太阳能集热器。
(2)空气集热器
空气集热器是用空气作为传热工质的太阳能集热器
按照入采光口的太阳辐射是否改变方向分类
按照入采光口的太阳辐射是否改变方向,太阳能集热器可分为两大类型。
(1)聚光型集热器
聚光型集热器是利用反射器、透镜或其他光学器件将进入采光口的太阳辐射改变方向并会聚到吸热体上的太阳能集热器。
(2)非聚光型集热器
非聚光型集热器是进入采光口的太阳辐射不改变方向也不集中射到吸热体上的太阳能集热器。
按集热器是否跟踪太阳分类
按集热器是否跟踪太阳,太阳能集热器可以分为两大类型。
(1)跟踪集热器
跟踪集热器是以绕单轴或双轴旋转方式全天跟踪太阳视运动的太阳能集热器。
(2)非跟踪集热器
非跟踪集热器是全天都不跟踪太阳视运动的太阳能集热器。
按集热器内是否有真空空间分类
按集热器内是否有真空空间,太阳能集热器可分为两大类型。
(1)平板型集热器
平板型集热器是吸热体表面基本上为平板形状的非聚光型集热器。
(2)真空管集热器
真空管集热器是采用透明管(通常为玻璃管)并在管壁和吸热体之间有真空空间的太阳能集热器。其中吸热体可以由一个内玻璃管组成,也可以由另一种用于转移热能的元件组成。
按照集热器的工作温度范围分类
按照集热器的工作温度范围,太阳集热器可以分为三大类型。
(1)低温集热器
低温集热器是工作温度在100℃以下的太阳集热器。
(2)中温集热器
中温集热器是工作温度在100~200℃的太阳集热器。
(3)高温集热器
高温集热器是工作温度在200℃以上的太阳集热器。

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。
聚光型集热器可以用几种方法进行分类。
(1)按聚光是否成像
①成像集热器。成像集热器是使太阳辐射聚焦,即在接收器上形成焦点(焦斑)或焦线(焦带)的聚光型集热器。
②非成像集热器。非成像集热器是使太阳辐射会聚到一个较小的接收器上而不使太阳辐射聚焦,即在接收器上不形成焦点(焦斑)或焦线(焦带)的聚光型集热器。
(2)按聚焦的形式
①线聚焦集热器。线聚焦集热器是使太阳辐射会聚到一个平面上并形成一条焦线(或焦带)的聚光集热器。
②点聚焦集热器。点聚焦集热器是使太阳辐射基本上会聚到一个焦点(或焦斑)的聚光型集热器。
(3)按反射器的类型
①槽型抛物面集热器。又称为抛物槽集热器,它是通过一个具有抛物线横截面的槽形反射器来聚集太阳辐射的线聚焦集热器。
②旋转抛物面集热器。又称为抛物盘集热器。它是通过一个由抛物线旋转而成的盘形反射器来聚集太阳辐射的点聚焦集热器。
(4)其他聚光集热器
①复合抛物面集热器。又称CPC集热器, 它是利用若干块抛物面镜组成的反射器来会聚太阳辐射的非成像集热器。
②多反射平面集热器。多反射平面集热器是利用许多平面反射镜片将太阳辐射会聚到一小面积上或细长带上的聚光型集热器。
③菲涅耳集热器。菲涅耳集热器是利用菲涅耳透镜(或反射镜)将太阳辐射聚焦到接收器上的聚光型集热器。



太阳能集热器的种类比较丰富,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;
平板太阳能集热器组成部件:
吸热板是平板型太阳能集热器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。这是目前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。

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