基本介紹
- 中文名：太陽能集熱裝置
- 外文名：Solar heat collectingdevice；solar energy gather device
- 分類：物理
- 領域：能源利用
- 基本釋義：吸收太陽輻射並傳遞熱能的裝置
- 學科：物理
分類,典型組成部件,全聚合物裝置,世界最大裝置,
分類
太陽能集熱裝置的種類比較豐富，一般根據不同的分類方式以及分類標準，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類型分：液體集熱器、空氣集熱器；
2．按進入採光口的太陽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分為：跟蹤集熱器、非跟蹤集熱器；
4．按集熱器內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範圍分為：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、銅鋁複合集熱板、純鋁集熱板。
以上分類的各種太陽集熱器實際上是相互交叉的。譬如：某一台液體集熱器，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，屬於低溫集熱器；另一台液體集熱器，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，屬於中溫集熱器等。
以上分類的各種太陽集熱器還可以進一步細分，而且細分又有不同的分類方法。下面僅以聚光型集熱器為例，可以用幾種方法進行分類：
1. 按聚光是否成像分：成像集熱器、非成像集熱器。
2. 按聚焦的形式分：線聚焦集熱器、點聚焦集熱器。
3. 按反射器的類型分：槽型拋物面集熱器、旋轉拋物面集熱器。
4. 其他聚光集熱器：複合拋物面集熱器、多反射平面集熱器、菲涅耳集熱器。
典型組成部件
吸熱板是平板型太陽能集熱裝置內吸收太陽輻射能並向傳熱工質傳遞熱量的部件，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並構成流體通道的部件；集管是指吸熱板上下兩端橫向連線若干根排管並構成流體通道的部件。吸熱板的材料種類很多，有銅、鋁合金、銅鋁複合、不鏽鋼、鍍鋅鋼、塑膠、橡膠等。吸熱板有如下主要結構形式：
1. 管板式：管板式吸熱板是將排管與平板以一定的結合方式連線構成吸熱條帶，然後再與上下集管焊接成吸熱板。這是目前國內外使用比較普遍的吸熱板結構類型。
2. 翼管式：翼管式吸熱板是利用模子擠壓拉伸工藝製成金屬管兩側連有翼片的吸熱條帶，然後再與上下集管焊接成吸熱板。吸熱板材料一般採用鋁合金。翼管式吸熱板的優點：熱效率高，管子和平板是一體，無結合熱阻；耐壓能力強，鋁合金管可以承受較高的壓力。缺點：水質不易保證，鋁合金會被腐蝕；材料用量大，工藝要求管壁和翼片都有較大的厚度；動態特性差，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，然後再焊接成一體構成吸熱板，吸熱板材料可採用不鏽鋼、鋁合金、鍍鋅鋼等。通常，流體通道之間採用點焊工藝，吸熱板四周採用滾焊工藝。扁盒式吸熱板的優點：熱效率高，管子和平板是一體，無結合熱阻；不需要焊接集管，流體通道和集管採用一次模壓成型。缺點：焊接工藝難度大，容易出現焊接穿透或者焊接不牢的問題；耐壓能力差，焊點不能承受較高的壓力；動態特性差。
4. 蛇管式：蛇管式吸熱板是將金屬管彎曲成蛇形，然後再與平板焊接構成吸熱板。這種結構類型在國外使用較多。吸熱板材料一般採用銅，焊接工藝可採用高頻焊接或超聲焊接。蛇管式吸熱板的優點：不需要另外焊接集管，減少泄漏的可能性；熱效率高，無結合熱阻；水質清潔，銅管不會被腐蝕。
全聚合物裝置
通過歐盟第七研發框架計畫資助、多個成員國參與組成的歐洲polysol研發團隊，日前研發出全聚合物材料太陽能集熱裝置。由於聚合物較低的原材料價格及生產工藝成本，該項研究可望大幅降低太陽能集熱裝置的前期資金投入。
全聚合物太陽能集熱裝置的設計理念符合歐盟降低對化石能源依賴和促進環保的戰略要求，且造價低廉，目前已進入商業化開發階段。
據介紹，polysol研究團隊的主要成果：一是利用聚碳酸酯作為聚合物太陽光吸附材料，通過反覆試驗確認兩種聚合物作為集熱裝置的吸附外殼，其性能優於abs；二是成功開發出套用於聚合物吸附體的選擇性5次物理氣相沉積（pvd）塗層技術，該塗層技術具有較高的耐熱變溫度和高熱傳導率的特點；三是85%的塗層材料來源於再生混合廢聚合物，將大大降低生產成本；四是設計出3種不同的熱吸附和傳導通道形狀，以滿足降壓和熱傳導性能要求；五是最佳化該裝置的輪廓設計，直接提升其生產裝配的速度、簡潔程度，降低相關成本。
通常室內供暖和熱水供應占家庭總能耗的近40%。歐盟在太陽能供熱技術方面全球領先，但由於高昂的早期資金投入，相關產品的市場銷售和使用狀況並不是很理想。為此，歐盟科學家希望研發成本更為低廉的太陽能集熱裝置，提高其市場使用率。
世界最大裝置
3M可再生能源部和Gossamer Space Frames共同公布了據稱是世界上最大的拋物面槽式的太陽能集熱裝置。被稱為大孔徑槽73（LAT），擁有一個7.3米大小的孔徑和一個超過100倍的集熱係數，這將成為行業的基準。
