太陽(yáng)能集熱器的定義是:吸收太陽(yáng)輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置。
太陽(yáng)能集熱器本身雖然不是直接面向消費(fèi)者的終端產(chǎn)品,但是太陽(yáng)能集熱器是組成各種太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。無(wú)論是太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能灶、主動(dòng)式太陽(yáng)能房、太陽(yáng)能溫室,還是以太陽(yáng)能干燥、太陽(yáng)能工業(yè)加熱、太陽(yáng)能發(fā)電等,都離不開太陽(yáng)集熱器,都是以太陽(yáng)能集熱器作為系統(tǒng)的動(dòng)力或者核心部件。
太陽(yáng)集熱器的分類
太陽(yáng)能集熱器可以用多種方法進(jìn)行分類,例如;按傳熱工質(zhì)的類型;按進(jìn)入采光口的太陽(yáng)輻射是否改變方向;按是否跟蹤太陽(yáng);按是否有真空空間;按工作溫度范圍等。
按集熱器的傳熱工質(zhì)類型分類
按集熱器的傳熱工質(zhì)類型,太陽(yáng)能集熱器可分為兩大類型。
(1)液體集熱器
液體集熱器是用液體作為傳熱工質(zhì)的太陽(yáng)能集熱器。
(2)空氣集熱器
空氣集熱器是用空氣作為傳熱工質(zhì)的太陽(yáng)能集熱器
按照入采光口的太陽(yáng)輻射是否改變方向分類
按照入采光口的太陽(yáng)輻射是否改變方向,太陽(yáng)能集熱器可分為兩大類型。
(1)聚光型集熱器
聚光型集熱器是利用反射器、透鏡或其他光學(xué)器件將進(jìn)入采光口的太陽(yáng)輻射改變方向并會(huì)聚到吸熱體上的太陽(yáng)能集熱器。
(2)非聚光型集熱器
非聚光型集熱器是進(jìn)入采光口的太陽(yáng)輻射不改變方向也不集中射到吸熱體上的太陽(yáng)能集熱器。
按集熱器是否跟蹤太陽(yáng)分類
按集熱器是否跟蹤太陽(yáng),太陽(yáng)能集熱器可以分為兩大類型。
(1)跟蹤集熱器
跟蹤集熱器是以繞單軸或雙軸旋轉(zhuǎn)方式全天跟蹤太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的太陽(yáng)能集熱器。
(2)非跟蹤集熱器
非跟蹤集熱器是全天都不跟蹤太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)的太陽(yáng)能集熱器。
按集熱器內(nèi)是否有真空空間分類
按集熱器內(nèi)是否有真空空間,太陽(yáng)能集熱器可分為兩大類型。
平板型集熱器是吸熱體表面基本上為平板形狀的非聚光型集熱器。
(2)真空管集熱器
真空管集熱器是采用透明管(通常為玻璃管)并在管壁和吸熱體之間有真空空間的太陽(yáng)能集熱器。其中吸熱體可以由一個(gè)內(nèi)玻璃管組成,也可以由另一種用于轉(zhuǎn)移熱能的元件組成。
按照集熱器的工作溫度范圍分類
按照集熱器的工作溫度范圍,太陽(yáng)集熱器可以分為三大類型。
(1)低溫集熱器
低溫集熱器是工作溫度在100℃以下的太陽(yáng)集熱器。
(2)中溫集熱器
中溫集熱器是工作溫度在100~200℃的太陽(yáng)集熱器。
(3)高溫集熱器
高溫集熱器是工作溫度在200℃以上的太陽(yáng)集熱器。
以上分類的各種太陽(yáng)集熱器實(shí)際上是相互交叉的。譬如:某一臺(tái)液體集熱器,可以是平板型集熱器,自然也是非聚光型集熱器及非跟蹤集熱器,屬于低溫集熱器;另一臺(tái)液體集熱器,可以是真空管集熱器,又是聚光型集熱器,但是非跟蹤集熱器,屬于中溫集熱器等。
以上分類的各種太陽(yáng)集熱器還可以進(jìn)一步細(xì)分,而且細(xì)分又有不同的分類方法。下面僅以聚光型集熱器為例。
聚光型集熱器可以用幾種方法進(jìn)行分類。
(1)按聚光是否成像
①成像集熱器。成像集熱器是使太陽(yáng)輻射聚焦,即在接收器上形成焦點(diǎn)(焦斑)或焦線(焦帶)的聚光型集熱器。
②非成像集熱器。非成像集熱器是使太陽(yáng)輻射會(huì)聚到一個(gè)較小的接收器上而不使太陽(yáng)輻射聚焦,即在接收器上不形成焦點(diǎn)(焦斑)或焦線(焦帶)的聚光型集熱器。
(2)按聚焦的形式
①線聚焦集熱器。線聚焦集熱器是使太陽(yáng)輻射會(huì)聚到一個(gè)平面上并形成一條焦線(或焦帶)的聚光集熱器。
②點(diǎn)聚焦集熱器。點(diǎn)聚焦集熱器是使太陽(yáng)輻射基本上會(huì)聚到一個(gè)焦點(diǎn)(或焦斑)的聚光型集熱器。
(3)按反射器的類型
①槽型拋物面集熱器。又稱為拋物槽集熱器,它是通過(guò)一個(gè)具有拋物線橫截面的槽形反射器來(lái)聚集太陽(yáng)輻射的線聚焦集熱器。
②旋轉(zhuǎn)拋物面集熱器。又稱為拋物盤集熱器。它是通過(guò)一個(gè)由拋物線旋轉(zhuǎn)而成的盤形反射器來(lái)聚集太陽(yáng)輻射的點(diǎn)聚焦集熱器。
(4)其他聚光集熱器
①?gòu)?fù)合拋物面集熱器。又稱CPC集熱器, 它是利用若干塊拋物面鏡組成的反射器來(lái)會(huì)聚太陽(yáng)輻射的非成像集熱器。
②多反射平面集熱器。多反射平面集熱器是利用許多平面反射鏡片將太陽(yáng)輻射會(huì)聚到一小面積上或細(xì)長(zhǎng)帶上的聚光型集熱器。
③菲涅耳集熱器。菲涅耳集熱器是利用菲涅耳透鏡(或反射鏡)將太陽(yáng)輻射聚焦到接收器上的聚光型集熱器。
太陽(yáng)能集熱器的種類比較豐富,一般根據(jù)不同的分類方式以及分類標(biāo)準(zhǔn),其所得到的種類類型是完全不一樣的,其具體分類主要有如下幾大情況:
1、按集熱器的傳熱工質(zhì)類型分:液體集熱器、空氣集熱器;
2、按進(jìn)入采光口的太陽(yáng)輻射是否改變方向分:聚光型集熱器、非聚光型集熱器;
3、按集熱器是否跟蹤太陽(yáng)分為:跟蹤集熱器、非跟蹤集熱器;
4、按集熱器內(nèi)是否有真空空間分為:平板型集熱器、真空管集熱器;
5、按集熱器的工作溫度范圍分為:低溫集熱器、中溫集熱器、高溫集熱器;
6、按集熱板使用材料分別為:純銅集熱板、銅鋁復(fù)合集熱板、純鋁集熱板;
平板太陽(yáng)能集熱器組成部件:
吸熱板是平板型太陽(yáng)能集熱器內(nèi)吸收太陽(yáng)輻射能并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的部件,其基本上是平板形狀;在平板形狀的吸熱板上,通常都布置有排管和集管。排管是指吸熱板縱向排列并構(gòu)成流體通道的部件;集管是指吸熱板上下兩端橫向連接若干根排管并構(gòu)成流體通道的部件。吸熱板的材料種類很多,有銅、鋁合金、銅鋁復(fù)合、不銹鋼、鍍鋅鋼、塑料、橡膠等。吸熱板有如下主要結(jié)構(gòu)形式:
1、管板式:管板式吸熱板是將排管與平板以一定的結(jié)合方式連接構(gòu)成吸熱條帶,然后再與上下集管焊接成吸熱板。這是目前國(guó)內(nèi)外使用比較普遍的吸熱板結(jié)構(gòu)類型。
2、翼管式:翼管式吸熱板是利用模子擠壓拉伸工藝制成金屬管兩側(cè)連有翼片的吸熱條帶,然后再與上下集管焊接成吸熱板。吸熱板材料一般采用鋁合金。翼管式吸熱板的優(yōu)點(diǎn):熱效率高,管子和平板是一體,無(wú)結(jié)合熱阻;耐壓能力強(qiáng),鋁合金管可以承受較高的壓力。缺點(diǎn):水質(zhì)不易保證,鋁合金會(huì)被腐蝕;材料用量大,工藝要求管壁和翼片都有較大的厚度;動(dòng)態(tài)特性差,吸熱板有較大的熱容量。
3、扁盒式:扁盒式吸熱板是將兩塊金屬板分別模壓成型,然后再焊接成一體構(gòu)成吸熱板,吸熱板材料可采用不銹鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等。通常,流體通道之間采用點(diǎn)焊工藝,吸熱板四周采用滾焊工藝。扁盒式吸熱板的優(yōu)點(diǎn):熱效率高,管子和平板是一體,無(wú)結(jié)合熱阻;不需要焊接集管,流體通道和集管采用一次模壓成型。缺點(diǎn):焊接工藝難度大,容易出現(xiàn)焊接穿透或者焊接不牢的問(wèn)題;耐壓能力差,焊點(diǎn)不能承受較高的壓力;動(dòng)態(tài)特性差。
4、蛇管式:蛇管式吸熱板是將金屬管彎曲成蛇形,然后再與平板焊接構(gòu)成吸熱板。這種結(jié)構(gòu)類型在國(guó)外使用較多。吸熱板材料一般采用銅,焊接工藝可采用高頻焊接或超聲焊接。蛇管式吸熱板的優(yōu)點(diǎn):不需要另外焊接集管,減少泄漏的可能性;熱效率高,無(wú)結(jié)合熱阻;水質(zhì)清潔,銅管不會(huì)被腐蝕。
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