太阳能系统的集热器–模型、差异和优缺点
太阳能集热器是太阳能系统中最重要的元素。太阳能被收集在集热器中，并被用于加热水和释放给家庭使用。太阳能集热器分为两种不同的模式，这两种模式都有优点和缺点。采集器也有不同的效率值和价格类别，这使它们有所区别。
太阳能集热器–太阳能系统的核心
没有集热器，太阳能系统就无法将太阳能转化为可用的热量。因此，集热器是太阳能系统的核心，它使家庭使用可再生能源成为可能。想了解更多关于太阳能系统和成本的信息吗？用我们的太阳能系统计算器计算你的个人太阳能系统的成本!但是，有哪些不同型号的集热器，哪个是适合我的太阳能系统的？
平板式集热器–成熟的模式
平板式集热器是最早用于利用太阳能的集热器。因此，它们今天仍然是最广泛的模式，并形成了70%的市场份额，令人自豪。它们的声誉可能与此不无关系，因为平板集热器被认为是非常便宜、可靠的，最重要的是，它们提供的技术多年来肯定已经证明了自己。
平板式集热器的结构–吸收器、外壳和传热液体
平板式集热器有两个简单的组成部分。一个外壳和一个位于外壳内的发黑金属片。这种金属板也被称为吸收器，因为深色涂层确保了对入射太阳辐射的良好吸收。吸收器也有效地将入射的太阳能转化为热能。为了使热量得到输送，管道沿着吸收器的背面运行，传热液体在其中流动。这是冷的流入收集器，离开时是热的。为了保护集热器不受天气等外部条件的影响，它被安全玻璃所覆盖。这种玻璃非常稳定，同时高度透明，以便尽可能少的辐射反弹到它身上。这确保了尽可能多的太阳能到达吸收器并转化为热量。为了确保住房也能有效地促进热能的产生，它的隔热性能特别好，因此几乎不会损失任何热能。因此，太阳能系统的效率得到了提高。
平板式集热器的差异 – 结构、形状和管道
即使将平板集热器合并为一个模型，仍然存在着差异。不同的平板式集热器在外壳材料、管道的不同连接方式和其他特征上有所不同。根据不同的应用，不同的设计有其优势和劣势。
- 吸收器的形状 –吸收器可由不同材料制成。有的吸收器是由钢、不锈钢或铝板制成的。这些可以通过各种方式连接，例如通过点焊或滚动粘接。导入液体的铜管也有差异。它们可以被压入，但也可以被焊接。
- 吸收器的涂层 –吸收器层近年来不断发展。毕竟，该层应该能够吸收尽可能多的太阳能。今天的技术提供了高选择性的层，具有特别高的吸收性。它的长波热辐射的发射率也很低。
- 铺设传热管–传热管可以铺设成管状，即它们彼此平行地躺在一起，并在顶部和底部连接，也可以铺设成蜿蜒状，即蛇形地铺设在一块。
- 外壳材料 –外壳的材料也会因型号不同而不同。最常见的是铝、不锈钢，但也有塑料。甚至木材也可以作为太阳能集热器的外壳。
管式集热器–更好的热绝缘确保更高的效率
管式集热器出现在平板集热器之后，是它的替代品。尽管技术不同，市场份额较少，但这种模式也有其优势。
管式集热器的结构 – 真空、热管和玻璃管
管式集热器模型在一个特定方面与平板集热器不同，即在绝缘方面。虽然只有平板集热器的外壳是绝缘的，但管式集热器的每个单独的吸收器都是以特殊方式绝缘的。吸收器被封闭在一个抽真空的玻璃管中，因为真空具有特别好的隔热性能，既不允许通过对流也不允许通过热传导进行损失。几个管子一起被连接到一个收集器上，然后形成一个管子收集器。由于这种绝缘方法比平板集热器的绝缘方法更有效，这里的效率明显更高，因为损失的能量更少。由于技术的原因，这种模式也被称为真空管收集器。
管式集热器的不同设计–热管、CPC和直流式
管式集热器型号也分为不同的设计。一种是直接流和非直接流管式集热器–它们也被称为热管。另一种形式是CPC–真空管收集器。
- 直接流管式集热器 –在这种设计中，传热流体直接通过铜管流入玻璃管。在这里，它被加热，当它离开时，与收集器中的其他管道合并。然后它们通过太阳能回路被输送到热交换器。在真空出现问题的情况下，更换其中一个管子并不困难，可以独立于其他管子。
- 热管（非直接流动）–热管采用热力学过程进行传热，其中一个热管（头管）穿过玻璃管，玻璃管中含有容易蒸发的液体，如水或酒精。当加热时，这种液体蒸发并上升到玻璃管的头部，在那里，热量通过蒸汽的冷凝转移到头部外面的传热流体。其余的液体流回试管底部，一旦达到室温，就重复这一过程。这足以使液体凝结，因为管子里有一个负压–真空。
- CPC疏散管式集热器– 这种设计是直接流管式集热器的一个变种。在这里，铜管也穿过玻璃管，但特别之处在于，两个玻璃管同心排列，位于抛物线镜前。吸收性涂层被涂在玻璃管的内部。抛物面镜有助于使集热器的效率更高，特别是在低辐照下。因此，产量相对较高，收集器的工作更有效。
传热流体–需要考虑的问题
导热液体储存热量，并通过太阳能回路将其输送到太阳能储罐。然后热量从液体中释放出来，用于加热自来水或加热水。被冷却的液体随后流回，重新开始它的旅程。然而，出现的问题是，什么是适合作为传热流体。这里的答案相对简单，因为正常的水已经完全适合这项任务。然而，由于存在结霜的风险，特别是在寒冷的月份，这可能会对集热器或吸收器管道造成不可修复的损害，所以水必须与防冻剂混合。但传热液体也必须能够承受高温。特别是在CPC真空管集热器中，温度可高达350℃。为了确保粘度不会因为防冻剂和如此高的温度而受到影响，从而降低热容量，通常以40%丙二醇和60%水的混合比例为目标。这种混合物不仅能抵御低至-25°C的寒冷，而且还适用于高温。在购买导热油时，要特别注意高温稳定性、良好的腐蚀保护、尽可能低的粘度、高环境兼容性和高热容量。
