真空管型太阳能集热器是太阳能热利用的基本形式之一,按承压能力可分为非承压集热器和承压集热器。承压集热器按结构形式又可分为热管集热器和U型管集热器。纵观太阳能集热器的发展,太阳能热管式集热器以其自身的优点日益受到推崇,尤其在欧美等发达国家更是如此。但我国的太阳能集热器使用多以U型管为主,约占太阳能真空管集热器总量的70%~80%。主要原因是:价格较低,效率较高,加工制造较容易 。国内太阳能热管集热器分为玻璃与金属熔封(桑普、欧科、太阳雨)和真空管内置热管两种结构(力诺、博源、海尔),主要因为成本较高,在国内销售较少。国外发达国家,太阳能热管式集热器应用较多。 Apricus公司的直插式太阳能热管集热器生产规模较大,主要出口欧洲、澳大利亚、美国等地区,且现正筹建新的生产基地。从以上可以看出大力发展太阳能热管和太阳能热管式集热器的必要性。
国内对热管式真空集热管及其太阳集热器的研究始于1986年,由北京太阳能研究所所开展。北京太阳能研究所何梓年等人在早期研究了热管式真空集热管的热性能测试方法,利用一套专门设计的“测量块”,可以通过测定传导热阻两端的较大温差而获得集热管的输出功率,提高了测量精度。他们还在传热分析的基础上,提出了热管真空管型太阳集热器的总热损系数、效率因子和热转移因子的计算方法,通过试验测定了单根热管式真空管及集热器的瞬时效率曲线,与理论计算值符合较好。南京工业大学徐吉富,朱跃钊等人针对热管式真空集热管的结构进行了分析,假定了合理的边界条件,建立了二维数学模型。并利用FLUENT软件模拟管内热量传递过程,揭示分析了其温度场和流场的分布规律和影响因素;模拟以水、导热油、空气三种介质为例,空气的温升速度最快,其次是导热油和水;证明了导热油的引入是热管式真空集热管未来发展的一个方向;由热损失分析发现,90%以上的系统热损失都集中在涂层上,因而选择吸收率更高、反射率低的涂层材料是提高集热效率的一个重要发展方向;他们还将改进的导热油型热管式真空集热管制作出单轴跟踪槽式聚光太阳集热器,分析了其热效率和火用效率,结果表明随着集热器聚光比和太阳光照强度的增加,集热效率和火用效率先是急剧增加,然后逐渐趋于平缓;随着的集热流体温度的增加,集热效率逐渐降低,聚光比和光照强度越大,降低的程度越缓慢 。
此外,沈阳农业大学赵冰与中科院王志峰等,青海大学严军,内蒙古工业大学闫素英.田瑞等人也分别从理论和实际应用方面对热管式真空管太阳集热器进行了研究 。