太阳能集热器--选择什么类型？

什么是太阳能集热器？

我们已经谈到了光伏（PV）太阳能集热器，将太阳辐射转化为电能。太阳能集热器，或太阳能集热器（来自希腊语helios一词，即太阳），要简单得多。它是一种直接从太阳辐射中收集热量的设备。它可以作为主要热源和其他传统来源的生物燃料或电力运作。  在互联网上，有许多由家庭工匠制作的太阳能电池板模型。尽管如此，也有工厂的太阳能装置，可以用来加热水和空间加热。
在温暖的气候下，在热能太阳能集热器中，有可能使用通过其面板的水，但在寒冷的环境中，使用乙二醇来防止会议的冻结。

太阳能集热器的效率。

面板的效率部分由太阳辐射的吸收率决定，部分由其发射率决定；换句话说，在温水输送到目的地之前，它能吸收多少热量，又能发射（或损失）多少热量。
早期模型的吸收系数在90-95%之间（太阳辐射吸收效率），但它们的损失系数也很高--在55-95%的范围内。大部分积累的热量已经在面板上损失了。
这些模型还使用标准的黑色油漆，而现代的面板是用专门设计的涂层来吸收和保留热量。

即使现代一代的太阳能集热器非常高效，但它们的竞争对手--太阳能光伏板比热能太阳能板更高效，所以它们被认为是更有利的投资。这并不意味着太阳能热能集热器的质量和效率很低。最好是把钱花在太阳能光伏电池上，把产生的电用在传统电热水器中。这是由于光伏产业的技术不断发展，成本较低。相比之下，太阳能集热器的生产和价格在同一时期保持相对稳定。它们仍然很好，问题是竞争继续增加。
这种哲学的前提是，在不需要热水的时候，集热器不会带来任何好处。如果太阳能装置是光伏而不是热能，那么太阳能辐射将始终被吸收来发电，为其他家用电器供电，储存在电池中，或返回到不久将出现在俄罗斯的供电系统中。很难否认这个逻辑；但是，在有些情况下，热能太阳能是有价值的，所以我们将介绍这些选择。

真空管收集器

管状真空集热器能够将即使是少量的太阳能转化为有用的热量。

管状太阳能集热器 ©Viessmann

这是你可能已经在屋顶上看到的最常见的太阳能集热器类型。真空集热器的面板最常见的是由玻璃管组成，里面有铜管，盒子上覆盖着一块深色的板，用来吸收热量。玻璃管是密封的，只有部分铜管接头保持开放。每条线都单独安装在集热器中。
这样，如果真空密封破裂，就很容易更换管道。它们也更容易安装，而不是把一块沉重的面板抬到屋顶上，它们可以被拆卸成独立的管道，然后组装成面板。
密封的空气是一种优秀的热绝缘体，因此面板在冬季几乎不受外界温度的影响。而在炎热的夏天，你可以用手触摸管道，尽管内管可能会被烧伤。

平板太阳能集热器

平板太阳能集热器比管状集热器收集更多热量

当然，设计是不同的，但通常的平板集热器更多的是一个浅浅的盒子，里面延伸着一根铜管，上面有一个金属板吸收器和一个透明的盖子。冷的液体通过集热器表面下的铜管，在通过过程中被加热。
平板式和管式集热器都在管子里使用乙二醇和水的混合物，因此需要一个单独的水箱来加热水，热交换器的线圈在其中通过。

因此，在没有其他因素的情况下，夏季平板太阳能集热器会比真空产生更多的能量。它有一个大的表面积，环境温度不是问题。 
相反，在冬季，空气温度对平板太阳能集热器造成的能量损失要比管状太阳能板明显得多。因此，管状真空太阳能电池板的设计更有效率。

选择最适合您家的设计，取决于预期的用途。如果你想减少夏天在乡下加热水的费用，你可能会从平面太阳能集热器中受益。假设你打算和锅炉一起使用，用于永久居住的房子里的房间供暖和冬季加热热水。在这种情况下，你将从真空集热器中受益更多，因为与平面地球集热器相比，它在冬季工作得更好。

热传递

从太阳能集热器到房屋的传热方案。

在使用乙二醇的系统中，你需要一个热交换器，用于热水、空间加热或两者。来自太阳能集热器的加热液体在通过水箱中的线圈时对水进行加热。如果太阳能集热器不能维持所需的温度或跟不上热水的消耗，水箱中由燃气或电力加热的额外回路将加热水。

维护和耐久性

根据操作条件，太阳能集热器可以使用20-25年，几乎不需要维护。在寒冷气候下使用太阳能集热器的一个显著缺点是使用水和乙二醇等量的混合物。在冬季，乙二醇是必要的，以保持管中的液体不结冰。50%的乙二醇混合物在-35℃时不会结冰。在夏季，平板式集热器的温度可以达到200℃，管式太阳能集热器可以达到295℃。当加热到150℃以上时，乙二醇开始热分解，导致腐蚀和结垢。因此，面板必须使用设计中包含的一些冷却部件，无论是手动还是自动。另外，乙二醇是一种有毒物质。

利用太阳直接加热水有多合理？
由于需要使用乙二醇作为传热流体以及由此产生的问题，导致太阳能集热器在寒冷气候下的普及率下降。降低光伏太阳能电池板的成本及其灵活性使得太阳能集热器作为长期投资的竞争力下降。