太陽能熱水

太 陽 能 集 熱 器

太 陽 能 集 熱 器 是 至 今 最 為 廣 泛 應 用 的 太 陽 能 轉 換 裝 置 。 全 世 界 有 數 以 百 萬 計 的 太 陽 能 集 熱 器 在 使 用 中 。 太 陽 能 集 熱 器 可 以 根 據 其 設 計 分 為 兩 大 類 ， 即 平 板 式 集 熱 器 和 真 空 管 式 集 熱 器 。 後 者 又 可 以 分 為 全 玻 璃 型 和 玻 璃 － 金 屬 型 。

(a) 平 板 式 集 熱 器

平 板 式 集 熱 器 包 含 一 個 置 於 隔 熱 的 方 形 扁 箱 子 中 的 金 屬 吸 熱 體 （ 由 銅 或 者 鋁 製 成 ） ， 並 配 以 玻 璃 或 塑 膠 面 板 。 吸 熱 體 通 常 漆 成 黑 色 以 提 高 吸 熱 能 力 。 熱 傳 輸 介 質 （ 水 ） 流 動 的 管 道 依 附 著 吸 熱 體 ， 主 要 由 銅 製 成 。 當 太 陽 輻 射 照 射 到 吸 熱 體 的 時 候 ， 大 部 分 會 被 吸 收 ， 其 餘 的 則 被 反 射 。 被 吸 收 的 熱 量 會 傳 導 到 熱 傳 輸 介 質 的 管 道 。

 
( 上 圖 來 源 ： US DOE Solar Energy Technologies Program )

(b) 真 空 管 式 太 陽 能 集 熱 器

i. 全 玻 璃 型

( 上 圖 來 源 ： US DOE Solar Energy Technologies Program )

集 熱 器 由 許 多 平 行 放 置 的 透 明 管 組 成 。 每 一 個 管 子 由 一 個 外 層 玻 璃 管 和 一 個 內 層 玻 璃 管 組 成 。 內 層 玻 璃 管 上 塗 上 了 吸 熱 體 塗 層 ， 以 充 分 吸 收 太 陽 能 並 盡 量 減 少 熱 輻 射 損 失 。 內 層 玻 璃 管 中 放 置 了 導 熱 片 及 U 形 管 ， 冷 水 在 U 形 管 中 流 動 並 加 熱 。 兩 層 玻 璃 管 中 間 的 空 氣 會 被 抽 走 形 成 真 空 ， 以 減 少 熱 傳 導 損 失 。
ii. 玻 璃 － 金 屬 型

玻 璃 － 金 屬 型 管 又 可 以 進 一 步 分 為 直 流 式 或 者 熱 管 式 。

在 直 流 式 真 空 管 集 熱 器 中 ， 金 屬 翼 狀 吸 熱 體 被 安 裝 在 玻 璃 管 中 。 玻 璃 管 會 被 抽 成 真 空 ， 而 水 則 流 動 於 與 吸 熱 體 相 附 的 金 屬 管 中 。 　

( 上 圖 來 源 ： Sun Power Solutions )

在 熱 管 式 真 空 管 集 熱 器 中 ， 在 真 空 的 玻 璃 管 內 的 吸 熱 體 會 與 一 個 熱 管 相 連 。 熱 管 裏 被 注 入 低 沸 點 的 工 作 介 質 （ 如 乙 醇 ） 。 熱 管 上 端 是 一 個 用 來 進 行 熱 交 換 的 冷 凝 泡 。 這 些 玻 璃 管 以 冷 凝 泡 向 上 的 方 向 並 列 ， 插 入 一 支 歧 管 裏 ﹝ 又 或 者 插 入 套 裝 式 熱 水 器 的 儲 水 缸 ） 。 吸 熱 體 吸 收 的 熱 量 會 把 工 作 介 質 蒸 發 ， 以 汽 體 形 態 上 升 至 冷 凝 泡 中 。 水 從 循 環 回 路 流 經 歧 管 ， 帶 走 冷 凝 泡 中 的 熱 量 。 冷 凝 後 的 工 作 介 質 隨 後 在 重 力 作 用 下 回 到 集 熱 區 。

 
( 上 圖 來 源 ： Beijing Sunda Solar Energy Technology Co. Ltd. )