全玻璃真空管集热器

一、全玻璃真空管集热器

（l）全玻璃真空管的基本结构

全玻璃真空管其形状如一只细长的暖水瓶胆，由两根同心圆玻璃管组成，在内外圆管间抽成真空，太阳选择性吸收涂层沉积在内管的外表面上，如图2-20所示。

图2-20　全玻璃真空管结构示意图

1.外玻璃管　2.内玻璃管　3.选择性吸收涂层　4.真空 弹簧支架　6.消气剂　7.保护帽

全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管和外玻璃管的管口进行环状熔封；另一端封闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热胀冷缩引起的应力。在外玻璃管尾端一般粘接一只金属保护帽，以保护抽真空后封闭的排气嘴。弹簧支架上装有消气剂，它在蒸散以后用于吸收真空集热管产生的气体，起保持管内真空度的作用。

（2）全玻璃真空管集热器的基本结构

若干支管按照一定规则排列成的真空管阵列与联集管（或称联箱）、尾托架和反光板等部件组成一台真空管集热器，如图2-21所示。

全玻璃真空管集热器的联箱一般有圆形和方形两种，多采用不锈钢板制作，集热器配管接头焊接在联箱的两端。联箱的一面或两面按设计的真空管间距开孔，真空管的开口端直接插人联箱内，真空管与联箱之间通过硅橡胶密封圈密封。

反光板多为平面漫反射板，一般采用铝板、不锈钢板或涂白漆的平板制成。反光板长期暴露在空气中，容易积聚灰尘和污垢，需要经常清理，以免影响反光效果。所以，风沙比较大的地区不宜安装带反光板的集热器。

全玻璃真空管集热器可以竖直排列（南北向）也可以水平排列（东西向）,水平排列又有单排和双排两种形式，如图2-22所示。

图2-21　全玻璃真空管集热器结构示意图

1.全玻璃真空管 2.联集管 3.保温层 4.保温盒外壳 5.密封 6配竹接口 7.反光板 8.委托架

（a）竖直排列的全玻璃真空管集热器　（b）水平排列的全玻璃真空管集热器（双排）

图2-22　全玻璃真空管集热器排列方式示意图

（3）全玻璃真空管集热器的性能特点

用全玻璃真空管集热器与平板集热器比较，可以看出全玻璃真空管的外管相当于平板集热器的透明玻璃盖板和外壳；内管和附着在内管外表面的选择性吸收涂层相当于平板集热器的吸热体；内外管之间的真空夹层相当于平板集热器的隔热材料（保温层）。进一步比较会发现，以国家标准《全玻璃真空太阳集热管》（GB/T17049-1997）为依据生产的全玻璃真空管，具有更为优良的性能。例如玻璃管材采用硼硅玻璃3.3制造，太阳透射比高达0.89；圆柱形吸热面使其在一天中接受的垂直光照较平面更多；采用磁控溅射工艺，形成的铝—氮—铝涂层的太阳吸收率在0.86以上，发射率小于或等于0.09；闷晒曝辐量达3.8MJ/m²；平均热损系数仅为0.90W/m²·℃；真空夹层的气体压强为5×l0^-2Pa。上述指标保证了全玻璃真空管集热器具有较高的热性能，有效地避免了平板集热器的传导和对流热损失，并且提高了集热器的抗低温能力，同时，还具有较高的抗雹（击打）能力。

通过上述比较可见，正是由于真空管集热器具有结构简单、性能优良、生产工艺先进可靠、特别适合于大批量规模化生产的特点，所以自问世以来，在短短的几年中就得到了长足的发展。各种以玻璃为基材的新型真空管式集热器不断涌现，有力地推动了我国太阳能热水器行业的技术进步。

（4）全玻璃真空管的几种改进形式

尽管全玻璃真空集热管有许多优点，但由于管内走水，在运行中若有一只破损，则整个系统就要停止工作。另外，真空管的热容较大，太阳能要先把真空管内的水加热才能建立循环，到了夜间，如果热水不能被充分利用，则会造成一定的热量损失。为了弥补这些缺陷，在全玻璃真空管的基础上，产生了几种改进型的产品。

①带热管的全玻璃真空管。它是将带有金属导热片的热管插人真空集热管中，使金属导热片紧紧靠在内玻璃管的表面，如图2-23所示，内玻璃管吸收的热量通过金属导热片传递给热管，再由热管传递给循环系统。

图2-23　带热管的全玻璃真空管

1.热管　2.保温管堵　3.金属导热片　4.全玻璃真空管

②带U形管的全玻璃真空管。它是将带有金属导热片的U形管插人全玻璃真空集热管中，金属导热片紧紧靠在内玻璃管的内表面，如图2-24所示，内玻璃管吸收的热量通过金属导热片传递给U形管中的循环工质。

图2-24　带U形管的全玻璃真空管

1．U形管　2.保温管堵　3.金属导热片　4.全玻璃真空管

上述两种改进形式的真空集热管，由于管内没有水，不会因一只管破损而影响整个系统的运行。另外，由于管的热容大大减小，在同样的天气条件下可以获得更多的热量，因而提高了产品的性能和运行的可靠性。