工作时，太阳光透过玻璃管投射在吸热板上，吸热板吸收太阳辐射能并将其转换为热能，传热介质(通常是水)从内管进入真空管，热水经外管流出。同心套管式真空管集热器具有以下特点：

①热效率高。由于传热介质进入真空管后，被吸热板直接加热，减少了中间环节的传导热损，因而可更大限度地利用太阳辐射能。

②可水平安装。在有些场合下，可将真空管东西向水平安装在建筑物的屋顶或南立面上，这样即可简化集热器的安装支架，又可避兔集热器影响建筑外观。

(2)U形管式真空管集热器如图3-28所示，主要由U形管、吸热板、玻璃管等几部分组成。国外有些文献将同心套管式真空管和U形管式真空集热管统称为直流式真空管，,因为两者的基本结构和工作原理儿乎一样，只是前者的冷、热水从内、外两根同心套管进出，而后者的冷、热水从U字形的两根平行管进出。

U形管式真空管集热器除与同心套管式真空管集热器具有相同特点外，真空管与集管之间的连接比同心套管式真空管简单，所以易于安装。

(3)内聚光真空管集热器如图3-29所示，主要由复合抛物聚光镜、吸热体、玻璃管等组成。复合抛物聚光镜亦可简称为CPC。由于CPC放置在真空管的内部，故称为内聚光真空管。

它的吸热体通常是热管，也可是同心套管或U形管，其表面有中温选择性吸收涂层。平行的太阳光无论从什么方向穿过玻璃管，都会被CPC反射到位于其焦线处的吸热体上，把吸

热体内工质加热。内聚光真空管集热器的特点是：

①行温度高。由于CPC的聚光比大于1，所以内聚光真空管的运行温度可达100℃-150℃ ②不需要跟踪系统，一与高倍聚光集热系统相比成本较低，安装维护简单。

(4)直通式真空管集热器如图3-30所示，主要由直通金属管、吸热板和。玻璃管组成。吸热板表面沉积有高温选择性吸收涂层，与金属管焊接或嵌套在一起。传热介质从金属管的一端流人，经太阳辐射能加热从另一端流出，故称为直通式。由于金属管与玻璃管之间的两端都需要封接，因而必须借助于波纹管过渡，以补偿金属吸热管的热胀冷缩。直通式真空管集热器的主要特点是：

①运行温度很高。直通式真空管通常跟抛物柱面聚光镜配套使用，组成一种聚光型太阳集热器。由于抛物柱面聚光镜的开口可以做得很大，使集热器的聚光比很高，所以运行温度可高达300℃-400℃

②比较易于组装。由于传热介质从真空管的两端进出，因而便于串联连接。 以上我们介绍了我国目前各种商品化的真空管集热器的情况。商品化生产的真空集热管尽管种类繁多，性能各异，但规格尺寸并不太多。以全玻璃真空集热管为例，大体上有外径φ47mm, φ58mm, φ90mm和φ100mm 4种，长度有1. 2m,1. 5m,1. 8m和2m4种，供不同需求的用户选用。

市场上由真空管、水箱、支架、反射板等组装成一体的家用太阳能热水器（紧凑式)，由于真空管类型、直径、长度、支数不同，所配备的水箱大小(容水量)也就不同。另外.由于系统的复杂程度和运行方式也不尽相同，如有的热水器带有水位、水温控制器;有的带有辅助电加热装置以及阳极化保护(镁棒)等。所以价格差别很大。家庭用户可根据家庭经济状况、洗浴人数选用。厂家或经销商一般都负责上门安装、调试和维修。

第五节家用太阳能热水器的 选购、安装、使用与维护

一、市场上的家用太阳能热水器

太阳能热水器有闷晒式热水器、平板式热水器和真空管式热水器3种类型，平板式和真空管式热水器根据集热器和水箱连接方式的不同又有整体式太阳能热水器和分体式太阳能热水器两类。

上世纪90年代以前，曾被广泛应用的各种闷晒式太阳能热水器，如塑料袋式热水器、囊式热水器、浅池式热水器和筒式热水器等，由于集热效率低、热损失大、热水储存时间短.随着性价比较高的真空管式太阳能热水器的出现，已经逐渐退出市场但其集热、储热一体化的结构仍具有实用意义。

（1）平板式太阳能热水器如图3-31所示.平板式太阳能热水器主要由平板式集热器、储热水箱和支架组成和闷晒式热水器相比平板式太阳能热水器在集热效率、保温性能方面有了很大提高，并且外型美观、安装维护方便、价格相对低廉。产品有lm2,1.2m2,1.5m2,2rn2几种。因平板式热水器的抗冻性较差，目前，多应用在南方，北方寒冷地区应用不多。

（2）真空管式太阳能热水器如图3-3 2所示，家用真空管式太阳能热水器主要由真空管阵列、储热水箱和支架组成，为了提高得热量，通常在真空管阵列背面还装有反光板。真空管太阳能热水器集热效率高、保温性能好、抗冻性强、安装维护简单，目前我国真空管热水器的市场份额已占到70%以上。市场上的家用真空管太阳能热水器有全玻璃真空管热水器和热管式真空管热水器两种。

全玻璃真空集热管外径有φ47mm,φ58mm, φ90mm,φ100mm等几种，以φ47mm,φ58mm最为常用，管长有1. 2m,1. 5m,1. 8m和2m等几种。

真空集热管和水箱内胆之间用硅橡胶密封圈密封，以防止水渗漏;水箱内胆一般采用碳钢板搪瓷或不锈钢板制作;内胆和外壳之间充填保温材料，一般采用聚氨醋发泡保温;水箱的容水量从几十升到数百升不等。热水器的支架一般采用型钢、铝合金或不锈钢制作。 家用热管式真空管热水器采用热管式真空管作为集热元件，根据运行方式有落水式和承压式之分。落水式热管真空管太阳能热水器的结构类似于全玻璃真空管太阳能热水器，热管冷凝端直接插人水箱。承压式热管真空管太阳能热水器采用闭式承压水箱，井在水箱内胆上设导热套管，热管真空管的冷凝端插入导热套管内，通过套管壁间接地对水箱加热。承压热水器依靠自来水压力顶水运行，无需手动上水，使用安全方便。热管真空管太阳能热水器在集热性能、抗冷热冲击、抗冻性能和运行维护方面要优于全玻璃管太阳能热水器，当然，受生产成本的制约，热管真空管热水器的价格也相对较高。

目前市场上的家用太阳能热水器多在水箱内胆中安装辅助电加热器、镁阳极棒等。辅助电加热器确保在太阳能不足或连续阴雨天热水器也能使用，镁阳极样则起保护水箱作用。有些产品还配有微电脑自动控制仪，可以随时检测并显示水温、水位，具有自动控温、自动上水功能。

(3)家用分体式太阳能热水器热水器的集热器和储热水箱连成一体，称为整体式太阳能热水器。分体式太阳能热水器的集热器和储热水箱分开，可安装在不同的位置，二者之间通过管道连接。目前市场上的分体式太阳能热水器主要有阳台壁挂型和别墅型两种，其水箱内一般都配有电辅助加热装置，保证一年四季全天候有热水供应。图3-33为一套热管真空管式台壁挂式太阳能热水器，图3-34为一套别墅型太阳能热水器。

分体式太阳能热水器的安装位置更为灵活，集热器可安装于阳台或南立面墙，水箱安装于阳台内或卫生间。主要用于无法安装整体式太阳能热水器的多高层住宅，不同型号产品的日产热水量一般为80~160L。采用热管真空管集热器的阳台壁挂式热水器依靠热管直接将热量导人水箱内，如采用平板式集热器或U形管式集热器，则需要采用强制循环方式，在集热器和水箱间的管路上安装水泵，将集热器加热的热水导人水箱内，为防止管道和集热器冬季结冻，一般在水箱内设换热装置，集热系统循环工质采用防冻液。

别墅型分体式太阳能热水器适用于热水用量比较大且具备安装条件的住宅或公共建筑，如别墅小区、乡村独立住宅、多高层住宅的顶层住户、公共洗手间等，每套日产热水量大多在150L以上，以300L最为常见。其太阳能集热器一般采用可承压运行的的产品，与建筑结合安装于屋面上，热水箱安装在室内设备间，热水箱内设盘管换热器，太阳能间接加热生活热水。太阳能集热系统循环工质为防冻液，通过控制器控制循环泵的运行将集热器吸收的太阳能热量输送到热水箱。为保持集热系统管道内压力恒定，一般在循环泵的吸人 侧管道上安装一个膨胀罐和注液阀。