平板型太阳能集热器

二、平板型太阳能集热器

1.平板型太阳能集热器构成

平板型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。平板型集热器已广泛应用于生活用水加热、游泳池加热、工业用水加热、建筑物采暖和空调等诸多领域。

平板型集热器主要由吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分组成，一般是由涂上黑色的金属板和金属管，加上玻璃盖，底层有绝热材料保温而组成的，图7-3为平板型集热器结构示意图。用平板型集热器布局组成的热水器即为平板热水工程，如图7-4所示。

图7-3　平板型集热器的结构示意图

1-吸热板；2-透明盖板；3-隔热层；4-外壳

图7-4　平板热水工程

2.吸热板

图7-5为吸热板示意图。吸热板一般为平板结构，吸热板上布置有纵向排列的排管和横向连接的集管。吸热板材料有铜、铝合金，不锈钢，镀锌钢、塑料、橡胶等。吸热板结构形式有管板式、翼管式、扁盒式等。吸热板上的涂层应为深色涂层。可分为选择性吸收涂层和非选择性吸收涂层。选择性吸收涂层就是要求涂层材料对不同波长范围的辐射具有不同辐射特性，具体讲就是既有高的太阳吸收比又有低的发射率的涂层材料，就可以在保证尽可能多的吸收太阳辐射的同时，又尽量减少吸热板本身的热辐射损失。

图7-5　吸热板结构示意图

3.透明盖板

透明盖板布置在集热器的顶部，其作用是减少集热板与环境之间的对流和辐射散热，并保护集热板不受雨、雪、灰尘的侵袭。透明盖板应能满足对太阳光的投射率高，而自身的吸收率和反射率却很低。为提高效率，可采用两层盖板，一般情况下，很少采用三层或者三层以上的透明盖板的。一般认为透明盖板和吸热板之间的间距应大于20mm。透明盖板材料主要两大类：平板玻璃和玻璃钢板。

4.隔热层

隔热层是集热器中抑制吸热板通过传导向周围环境散热的部件。对隔热层的技术要求有导热系数小，不易变形，不易挥发，更不能产生有害气体。用于隔热层的材料一般有：岩棉、矿棉、聚氨酯、聚苯乙烯等。一般要求隔热层材料的导热系数应不大于0.055W/（m·K），因而以上材料都能满足要求，目前岩棉使用较多。

5.外壳

外壳是集热器中保护及固定吸热板、透明盖板和隔热层的部件。根据外壳的功能，要求外壳有一定的强度和刚度，有较好的密封性及耐腐蚀性，而且有美观的外形。

外壳采用的材料有铝合金板、不锈钢板、碳钢板、塑料、玻璃钢等。为提高外壳的密封性能，也可采用铝合金板一次模压成型工艺。

6.集热器总热损系数

集热器的基本能量平衡方程为Q_u＝Q_A－Q_L，其中Q_u为单位时间内输出的有用能量，Q_A入射的太阳辐射能量，Q_L对周围环境损失的能量。总热损失Q_L＝Q_t+Q_b+Q_e，Q_t、Q_b和Q_e分别为顶部、底部、侧面散热损失。集热器的效率为η=Q U_/AG,其中A为集热器面积，G为太阳辐照度。