太阳能热水

太 阳 能 集 热 器

太 阳 能 集 热 器 是 至 今 最 为 广 泛 应 用 的 太 阳 能 转 换 装 置 。 全 世 界 有 数 以 百 万 计 的 太 阳 能 集 热 器 在 使 用 中 。 太 阳 能 集 热 器 可 以 根 据 其 设 计 分 为 两 大 类 ， 即 平 板 式 集 热 器 和 真 空 管 式 集 热 器 。 後 者 又 可 以 分 为 全 玻 璃 型 和 玻 璃 － 金 属 型 。

(a) 平 板 式 集 热 器

平 板 式 集 热 器 包 含 一 个 置 於 隔 热 的 方 形 扁 箱 子 中 的 金 属 吸 热 体 （ 由 铜 或 者 铝 制 成 ） ， 并 配 以 玻 璃 或 塑 胶 面 板 。 吸 热 体 通 常 漆 成 黑 色 以 提 高 吸 热 能 力 。 热 传 输 介 质 （ 水 ） 流 动 的 管 道 依 附 着 吸 热 体 ， 主 要 由 铜 制 成 。 当 太 阳 辐 射 照 射 到 吸 热 体 的 时 候 ， 大 部 分 会 被 吸 收 ， 其 馀 的 则 被 反 射 。 被 吸 收 的 热 量 会 传 导 到 热 传 输 介 质 的 管 道 。

 
( 上 图 来 源 ： US DOE Solar Energy Technologies Program )

(b) 真 空 管 式 太 阳 能 集 热 器

i. 全 玻 璃 型

( 上 图 来 源 ： US DOE Solar Energy Technologies Program )

集 热 器 由 许 多 平 行 放 置 的 透 明 管 组 成 。 每 一 个 管 子 由 一 个 外 层 玻 璃 管 和 一 个 内 层 玻 璃 管 组 成 。 内 层 玻 璃 管 上 涂 上 了 吸 热 体 涂 层 ， 以 充 分 吸 收 太 阳 能 并 尽 量 减 少 热 辐 射 损 失 。 内 层 玻 璃 管 中 放 置 了 导 热 片 及 U 形 管 ， 冷 水 在 U 形 管 中 流 动 并 加 热 。 两 层 玻 璃 管 中 间 的 空 气 会 被 抽 走 形 成 真 空 ， 以 减 少 热 传 导 损 失 。
ii. 玻 璃 － 金 属 型

玻 璃 － 金 属 型 管 又 可 以 进 一 步 分 为 直 流 式 或 者 热 管 式 。

在 直 流 式 真 空 管 集 热 器 中 ， 金 属 翼 状 吸 热 体 被 安 装 在 玻 璃 管 中 。 玻 璃 管 会 被 抽 成 真 空 ， 而 水 则 流 动 於 与 吸 热 体 相 附 的 金 属 管 中 。 　

( 上 图 来 源 ： Sun Power Solutions )

在 热 管 式 真 空 管 集 热 器 中 ， 在 真 空 的 玻 璃 管 内 的 吸 热 体 会 与 一 个 热 管 相 连 。 热 管 里 被 注 入 低 沸 点 的 工 作 介 质 （ 如 乙 醇 ） 。 热 管 上 端 是 一 个 用 来 进 行 热 交 换 的 冷 凝 泡 。 这 些 玻 璃 管 以 冷 凝 泡 向 上 的 方 向 并 列 ， 插 入 一 支 歧 管 里 〔 又 或 者 插 入 套 装 式 热 水 器 的 储 水 缸 ） 。 吸 热 体 吸 收 的 热 量 会 把 工 作 介 质 蒸 发 ， 以 汽 体 形 态 上 升 至 冷 凝 泡 中 。 水 从 循 环 回 路 流 经 歧 管 ， 带 走 冷 凝 泡 中 的 热 量 。 冷 凝 後 的 工 作 介 质 随 後 在 重 力 作 用 下 回 到 集 热 区 。

 
( 上 图 来 源 ： Beijing Sunda Solar Energy Technology Co. Ltd. )