高效全玻璃直通式真空集热管的性能研究文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

引言

中国太阳能利用量20年来稳居世界第一。太阳能集热板安装面积4亿m²，年产量1亿m²(2015年)，两项均占世界总量70％以上，年节能4百万吨标煤，对减少碳排放和降低污染有重大贡献^[1]。全玻璃真空太阳能集热管热水器占75％，其瞬时热效率达O.75，具有完全自主知识产权和全部设备制造能力，是名副其实的全球制造和应用大国。

太阳能集热是利用太阳能集热器，收集太阳辐射，从而获得较高温度的热源，提高热源品质。以全玻璃真空太阳集热器为核心元件的太阳能集热系统，具有热损失低的特点，可以在冬季和太阳辐照度不很强的地区工作。已经被广泛运用在太阳能热水系统、太阳能采暖、太阳能发电、海水淡化等方面。从太阳能集热技术引入到国内，国内许多学者从不同的方面对全玻璃真空管太阳能集热器和集热系统进行了研究，得到了许多珍贵的资料，对真空太阳能集热器在国内外市场的推广起到重要的作用，为集热器的发展做出了贡献，使太阳能集热器在利用太阳能资源方面发挥了重要的作用^[2]。

1 简介

真空管太阳能集热器是一种通过吸收太阳能热量将工质温度提升的装置^[3]，将太阳光能转变为热能，可通过联集管内的传热工质或先通过热管与传热工质进行热交换将热能输送到储热箱。真空管集热器是在罩、内玻璃管之间抽成一定的真空度，以抑制空气的对流和传导热损。这种集热器的优点是：结构简单、制造方便、可靠性强；集热效率高，保温性能好：可以在中高温下运行，也能在寒冷地区的冬季运行；使用寿命长，一年四季都可使用。

2 发展历史概述

1978年美国的贝聿昆先生将全玻璃真空集热管传入中国。1986～1990年，清华大学完成国家“七五”科技攻关专题“玻璃真空管热水器技术开发和应用”，殷志强等研制成长方形箱式不锈钢联集管，通过O型圈与真空集热管开口端外管外壁相连，简化了联集管，3T01联集管成了历史。1989年清华大学吴家庆设计制造了结构紧凑、直插整体式家用太阳热水器，水箱为八边形^[4]。清华大学华业公司和北京医疗器械研究所联合生产华业牌的整体式家用热水器，同年还推出阳台式真空管热水器，为分体自然循环式。1990～1992年殷志强带领清华大学华业公司工程部大力推广集体大面积全玻璃真空集热管热水系统的安装，并在安装中采用流量分配，双限温控出热水，在冬天双限温控管道防冻，系统全自动运行等新技术，为真空集热管太阳热水器的全面推广积累了丰富的经验。1996～1998年清华大学太阳能电子厂研制生产铝翼改进型的U型管的联集管集热器及相变热导式真空管太阳热水器，并和清华大学工程力学系结合，共同开发能承受3～6个大气压的全玻璃真空管太阳集热器。2l世纪的第一个10年，殷志强又从事玻璃热管真空集热管、平板集热器吸收膜、中温吸收膜、高温吸收膜的研究工作，并都将研究结果应用到生产中去，取得实际应用的成果^[5]。

3 实验测试方法介绍

孙峙峰等^[6]对太阳能集热器热性能动态测试方法进行了介绍，并对该方法的数学模型进行了分析。黄巧燕^[7]利用国内首台太阳能集热器热性能实验系统，详细分析太阳能集热器热性能试验原理及方法，设计开发了一台太阳能集热器试验台架，解决了太阳能集热器的高精度、高可靠性等难题。宋爱国^[8]利用对各种型号全玻璃真空管式太阳能热水器检测的大量数据，对全玻璃真空管式太阳能热水器的热性能进行了分析。Zambolin等^[9-10]建立改进器横向入射角的方程，并用准静态的测试方法对集热器的效率进行测试，测试数据表明改变太阳的横向入射，能够提高太阳能集热器的效率。Fisher，S等^[11]分别描述了静态测试方法和准静态测试方法测试太阳能集热器的流体传热性能，表明准静态的测试方法能够完整的描述太阳能集热器的性能，但是在实际中并不常用。Hourieta11^[12]在黎巴嫩对真空管太阳能集热器的热虹吸太阳能热水系统进行了热量测试。Hayeketal^[13]在地中海地区建立了热管式强制循环系统和真空管强制循环系统，并对两套系统进行了测试。

4 数学模拟介绍