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真空管集热器

真空管集热器是在平板集热器基础上发展起来的新型集热装置。按照吸热体
的材料分类，可分为玻璃吸热体真空管（或称为全玻璃真空管）集热器和金属吸
热体（玻璃—金属）真空管集热器两大类。
（一）全玻璃真空管集热器
1、全玻璃真空的基本结构
全玻璃真空管由外玻璃管、内玻璃管、选择性吸收涂层、弹簧支架、消气剂
等部件组成，其形状如一只细长的暖水瓶胆（图3-）。

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图3—全玻璃真空管结构示意图

1.外玻璃管2.内玻璃管3.选择性吸收涂层4.真空

5.弹簧支架6.消气剂7.保护帽
全玻璃真空管的一端开口，将内玻璃管和外玻璃管的管口进行环状熔封；另
一端分别封闭成半球形圆头，内玻璃管用弹簧支架支撑于外玻璃管上，以缓冲热
胀冷缩引起的应力。在内玻璃管和外玻璃管之间的夹层抽成高真空。在外玻璃管
尾端一般粘结一只金属保护帽，以保护抽真空后封闭的排气咀。内玻璃管的外表
面涂有选择性吸收涂层。弹簧支架上装有消气剂，它在蒸散以后用于吸收真空集
热管运行时产生的气体，起保持管内真空度的作用。
2、全玻璃真空管集热器的基本结构
若干支真空管按照一定规则排列成的真空管阵列与联集管（或称为联箱）、
尾托架和反射器等部件一起组成一台真空管集热器（图3—）。
全玻璃真空管集热器的联箱一般有圆形和方形两种，多采用不锈钢板制作，
集热器配管接头焊接在联箱的两端。联箱的一面或两面按设计的真空管间距开
孔，真空管的开口端直接插入联箱内，真空管与联箱之间通过硅橡胶密封圈进行
密封。
为了提高真空管集热器的性能，一些厂家的产品在真空管阵列的背面增设了
反射板，其中多为平面漫反射板，一般采用铝板或涂白漆的平板制成。因为反射
板长期暴露在空气中，容易积聚灰尘和污垢，需要经常清理，否则反射效果会受
到影响，并且反射板增大了集热器的风阻，影响集热器安装的稳定性，所以，风
沙比较大的地区不宜安装带反射板的集热器。

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图3—全玻璃真空管集热器结构示意图

1.全玻璃真空管2.联集管3.保温层4.保温盒外壳

5.密封圈6.配管接口7.反光板8.尾托架
按照真空管的安装走向的不同，全玻璃真空管集热器可分为竖直排列（南北
向）和水平排列（东西向）两种排列形式，其中水平排列又有水平单排和水平双
排两种形式，（图3—）。

（a）竖直排列全玻璃真空管集热器（a）水平排列全玻璃真空管集热器（双排）

图3—全玻璃真空管集热器排列方式示意图
3、全玻璃真空管集热器的性能特点
用全玻璃真空管集热器与平板集热器作比较可以看出：全玻璃真空管的外管
相当于平板集热器的透明玻璃盖板和外壳；内管和附着在内管外表面的选择性吸
收涂层相当于平板集热器的吸热体；内外管之间的真空夹层相当于平板集热器的
隔热材料（保温层）。进一步比较会发现：以国家标准《全玻璃真空太阳集热管》

（GB/T17049—1997）为依据生产的全玻璃真空管具有更为优良的性能。例如：
玻璃管材采用硼硅玻璃3.3制造，太阳透射比高达0.89。圆柱形吸热面使其在一
天中接受的垂直光照较平面更多。采用磁控溅射工艺形成的铝—氮—铝涂层的太

阳吸收率0.86以上，发射率小于或等于0.09；闷晒曝辐量达3.8MJ/m2；平均热损

系数仅为0.90W/m2.℃；真空夹层的气体压强为5×10-2Pa。上述指标保证了全玻
璃真空管集热器较高的吸热性能，有效的避免了平板集热器的传导和对流热损
失，并且提高了集热器的抗低温能力，同时，还具有较高的抗冰雹（击打）能力。
通过上述比较可见，正是由于真空管集热器具有结构简单、性能优良、生产
工艺先进可靠、特别适合于打批量规模化生产的特点，所以自问世以来，在短短
的几年中就得到了长足的发展。各种以玻璃为基材的新型真空管式集热器不断涌
现，有力的推动了我国太阳能热水器行业的技术进步，使我国一跃成为当今世界
太阳能热水器生产和应用的大国。
4、全玻璃真空管的几种改进形式
尽管全玻璃真空集热管有许多优点，但由于管内走水，在运行过程中若有一
只破损，则整个系统就要停止工作；并且真空管的热容较大，太阳能先要把真空
管内的水加热才能输出热水，而到了晚间，真空管内的热水将不能被充分利用，
造成了一定的热量损失。为了弥补这些缺陷，在全玻璃真空管的基础上，产生了
几种改进型的产品，可以替代全玻璃真空管，广泛应用于家用太阳热水器或太阳
能热水系统中。
（1）带热管的全玻璃真空管
是将带有金属导热片的热管插入真空集热管中，使金属导热片紧紧靠在内玻
璃管的表面（图3—），内玻璃管吸收的热量通过金属导热片传递给热管，再
由热管传递给集热循环系统。
热管保温管堵金属导热片全玻璃真空管

图3—带热管的全玻璃真空管
（2）带U型管的全玻璃真空管
是将