太阳能热水器集热器的结构及原理

太阳能热水器集热器的结构及原理

集热器是太阳能热水器系统中的核心组件，其作用类似于电热水器中的电热管，负责接收太阳能量并将其转换为热能。高效的集热器能够吸收太阳辐射能，并通过循环热交换使贮水箱中的水温持续升高。目前市面上主要有两种类型的集热器：真空管式和平板式。

真空管式集热器

真空管式集热器可分为全玻璃真空管、U形管式真空管、热管式真空管和直流式真空管。后三种集热器都是在全玻璃真空管基础上发展而来，它们的共同特点是具有较高的集热效率，采用金属作为吸热体，可以承受压力运行。综合考虑集热效率、防漏、防垢、耐久性、安全性、可靠性和安装维护难度等因素，热管式真空管集热器最适合用于中央热水供应系统，其次是U形管式真空管集热器和热管式真空管集热器。

真空管式集热器的结构类似于拉长的热水壶内胆，由一大一小两支玻璃管套合而成。外层玻璃管透明，内层玻璃管则涂有光谱选择性吸收涂层，内外管之间保持真空状态。这种内外双层玻璃管结构采用高硼硅玻璃管作为基材，通过磁控溅射真空镀膜工艺在内层玻璃管外壁镀膜，再将内外管间抽成真空，确保吸收膜在真空条件下稳定工作。全玻璃真空管主要由外管（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。目前在中国的太阳能热水器市场中，真空管式集热器应用最为广泛。

平板式集热器

平板式集热器是太阳能低温热利用的基本部件，也是全球太阳能市场的主导产品。它通常由透明盖板、吸热板、保温层、隔热层和背板等组成，吸热体多为具有高吸收比及低发射比膜层的金属条带。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。吸热板的材料种类繁多，包括铜、铝合金、铜铝复合、不锈钢、镀锌钢、塑料和橡胶等。

吸热板主要有四种形式：管板式、翼管式、扁盒式和蛇管式。管板式吸热板是目前国内外使用最为普遍的结构类型，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。