5-壁挂式太阳能热水器用平板集热器 与u型管真空管集热器对比分析

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1、壁挂式太阳能热水器用平板集热器与U型管真空管集热器对比分析韩成明北京华业阳光新能源有限公司2011-5-25摘要：本文以壁挂式太阳能热水器所用平板集热器和U型管集热器为例，分析了平板集热器和真空管集热器在热性能、产品使用条件、技术水平、生产装备及与建筑结合的不足之处，。探讨两种集热器存在的优缺点以及未来发展方向。关键词太阳能平板U型管集热器0前言2010年，中国太阳能热利用行业在遭遇市场寒流情况下，总产量仍然到达4900万平米，总产值达到735亿元人民币，与2009年相比较，分别增长了16.7%和22.5%。其中，太阳能热水工程安装面积约占总产量的40%，同比增长了约60%。在

2、真空管和平板两大产品上，平板热水系统虽然增长较快，但真空管产品仍然占据着百分之九十以上市场份额。随着节能意识的增强和市场发展的需要，各省市先后出台的太阳能强制安装政策大都明确要求“新开工的12层以下住宅必须安装太阳能热水系统”，这对太阳能热利用企业无疑是巨大的利好消息。本文从多个角度，就市场上广泛应用的两种集热器——真空管集热器和平板集热器，在民用住宅上的使用特征进行了分析。1壁挂式太阳能热水器系统原理近几年来，太阳能在民用建筑上得到广泛的应用，尤其在中低层住宅小区的楼顶安装极为普遍，造成楼顶热水器安装已是先占先得，寸土寸金的势态。而楼顶面积势必无法满足整栋楼局面的安装要求，这

3、就催生了壁挂式太阳能热水系统的出现，并在这几年时间内得到了发展。平板集热器在沉积几十年后，通过不断技术引进，积累和产品革新，解决了集热器冬季防冻的问题，并在壁挂式太阳能热水系统中得到应用。由于早期真空管热水系统主要采用管中走水的模式运行，存在管破漏水，冬季冻坏的问题而没有在壁挂式太阳能热水系统上得到迅速推广。随着U型管结构真空管集热器技术的成熟，部分厂家将其成功地应用到壁挂式太阳能热水系统上，并得到市场的认可。如图1所示，为目前市场上典型的U型管真空管集热器壁挂式太阳能热水系统运行原理。其基本原理为，储热水箱采用碳钢搪瓷内胆承压水箱，内置换热盘管或换热内胆作为与集热器的换热元件

4、。水箱内的换热元件有高低两个工质循环口，与集热器工质循环口连接，通过集热器内和换热元件内工质的温差形成的自然循环实现集热器和换热元件之间的换热功能，将搪瓷内胆中的冷水加热为可用热水，热水通过自来水顶水向用水点供水。U型管结构真空管集热器主要由真空管、U型铜管、铝翼、联箱、支架等部分组成，联箱两端或一端有循环工质进出口与储热水箱连接。目前，成熟的壁挂式太阳能热水系统的差异主要存在于所采用的集热器不同。图2为平板集热器，主要由吸热板、换热铜管、玻璃盖板、保温层和箱体等部分组成，箱体两端或一端有循环工质进出口与储热水箱相连。2两种集热器对比2.1采用的国标目前，针对壁挂式太阳能热水系

5、统，尚没有国标可以参考，而所采用的平板集热器和真空管集热器可以执行以下国标：太阳能集热器热性能试验方法GB/T4271-2007、平板型太阳能集热器GB/T6424-2007、真空管型太阳能集热器GB／T17581-2007。根据上述国标的要求，两种集热器均要求对外观、耐压、刚度、强度、闷晒、空晒、外热冲击、内热冲击、淋雨、耐冻、热性能、压力降落、耐压、耐冲击、涂层、透射比等进行测试。2.2热性能2.2.1标准中对热性能的要求在集热器所采用的国标中，真空管集热器和平板集热器要求瞬时效率截距η0，a分别为不小于0.62和0.72，相差10%，对热损系数U的要求分别为3.0W/m2

6、·℃和6.0W/m2·℃，相差一倍。这表明真空管集热器在集热性能技术指标上上略低于平板集热器，而在热损性能技术指标上远远优于平板集热器。这主要是因为平板集热器的有效集热面大，低温启动速度快，而由于真空保温性能优良，所以在热损性能技术指标远优于平板集热器，且在中高温段热性能技术指标优于平板集热器。而集热器的热性能是由两个技术指标的综合描述的。对于吸热体要求，平板集热器要求太阳能吸收涂层吸收比a0.92，但对发射比εh未作明确的技术指标要求，仅要求测试，而真空管集热器太阳能选择性吸收涂层吸收比a≥0.86，明确要求εh≤0.08，且热损系数ULT≤0.85W/m2·℃，远高于平板集

7、热器的技术要求。对于盖板玻璃或罩玻璃管的透射比要求，平板集热器仅要求测试，但无明确技术指标，而全玻璃真空集热管罩玻璃管的透射比τ≥0.89，其理化性能则按ISO3585:1998和QB/T2436执行。平板集热器盖板玻璃则没有可单独执行的标准。在测试方法和其他测试指标方面，太阳能集热器热性能试验方法GB/T4271-2007、平板型太阳能集热器GB/T6424-2007、真空管型太阳能集热器GB／T17581-2007等国标中对平板集热器和真空管集热器的要求基本相同。2.2.2实际使用中的热