研究背景
太陽能集熱器的種類繁多,應根據使用要求、安裝集熱器所允許的空間大小、所處的地理位置和氣候情況以及其它組件如儲能系統、空調或熱氣機等的互配性等條件,選擇相對合理的設計。隨著太陽能利用的不斷發展,平板集熱器在集熱溫度、高溫效率、年平均效率等方面已不能滿足某些裝置的需要。
近年來,國外正在積極開展真空集熱器的研究工作。由此種集熱器所用原料來源豐富,採用耐腐蝕及耐日光輻照的玻璃管代替金屬作為結構材料,這樣不但可以節約資源、降低成本,還可延長使用壽命。
發展歷程
1930 年G.C.Abbot 做出了真空太陽集熱管：
20世紀80年代初期，美籍華人貝律昆先生送給我國幾隻全玻璃真空太陽集熱管樣品。不久，瀋陽玻璃計器廠首先研製成功全玻璃真空管集熱器，並代表中國參加了1982年在美國舉辦的世界能源博覽會。
清華大學現電子工程系、上海矽酸鹽研究所、瀋陽玻璃二廠分別研製出全玻璃真空管集熱器樣機。
1997年，全國銷量約4000000支。
現在國內的全玻璃真空管太陽能集熱器生產和套用的規模居世界首位。
構造
全玻璃真空太陽能集熱器玻璃真空集熱管由三根不同直徑的玻璃管組成（右圖）。在外管與中管之間的夾層抽高真空10 乇左右,在中管外壁加塗選擇性吸收塗層。集熱器上下分別由十根玻璃真空集熱管組成。
真空管：切斷集熱器與透明蓋板之間的導熱和對流換熱熱橋。全玻璃真空管的構造由內玻璃管、太陽選擇性吸收塗層、真空夾層、 罩玻璃管、 支承件（彈簧卡子）、 吸氣劑等部分組成。
各集熱管與集熱器中間的聯箱連線,聯箱中間處各插入一根細管,使集熱器上下連通連線處均用橡膠密封圈密封。聯箱為左右連通,從而組成水的迴路。
結構參數設計
1、玻璃的選擇
集熱器的光熱轉換效率要求外層玻璃管的陽光透過率高集熱器的使用和加工要求玻璃熱膨脹係數小、抗熱衝擊性能好、耐壓強度高。測試表明,弱料玻璃管能較好地滿足上述要求。
2、選擇性吸收塗層
集熱器要求吸熱玻璃管外壁加塗的塗層具有高的太陽能吸收係數及低的熱輻射係數。經研製,選用真空沉積黑鉻選擇性吸收塗層。此種塗層的太陽能吸收係數為0.80~0.83,熱輻射係數為0.07~0.09。
3、聯箱保溫材料的選擇
聯箱材料在本集熱器內既作結構材料又作保溫材料,故要求聯箱材料具有輕質高強、低熱導、耐熱等優點。模型和澆注成型的聚氨脂硬質泡沫塑膠不僅具有上述特點,而且安裝時操作方便,施工效率高。
4、集熱管間距的設計
合理選擇集熱管間距的目的是使玻璃管在陽光強度較高時互相不遮陰,並儘可能多地利用鋁板反射的太陽能,效率。從而在成本較低和重量較輕的情況下仍能得到較高的日平均集熱效率。
5、真空集熱管內的真空度
真空度選擇小於10 乇時,同心圓柱體內殘餘氣體的傳導、對流熱損與輻射熱損相比可忽略不計。
特點
全玻璃真空太陽能集熱器的特點：
1.平板式太陽能在70年代就已經發明和套用，自從80年代發明全玻璃真空太陽能集熱器後，在整個業界平板式太陽能就慢慢退出市場現在在我國只占不到5%的份額，太陽能熱水器也經歷了60年代的燜曬式太陽能，平板式太陽能，真空管式太陽能，真空熱管式太陽能的發展歷程，現在真空管已經發展到了三高真空管，真空熱管真空管。
2.全玻璃真空太陽能集熱器工作原理是採用內管的吸熱塗層對太陽光吸收，加熱內管里的水，在與水箱或連箱進行交換，提高水溫。作為一種集熱板它在吸熱的同時也會進行散熱，而熱量的傳遞只有三種方式：輻射，傳導，對流。全玻璃真空太陽能集熱器的三種散熱傳熱方式均很小，內管的水銀塗層防止熱量輻射；內外管中間的真空層防止熱量傳導；至於熱量的對流散發對全玻璃真空太陽能集熱器而言，幾乎為零。熱效率達93.5%比平板太陽能提高50-80%。
3.全玻璃真空太陽能集熱器的使用壽命：由於它的材料是高硼矽玻璃，而內外塗層在真空的環境裡不受氧化，在不受外力的情況下壽命超20年以上。
4.各種環境的影響：散熱小，保溫效果好，抗凍能力強（在南極都有優良表現）；真空管對颱風的阻力小，抗颱風能力強；真空管是圓形的形狀受外來衝擊力小，抗冰雹能力強。
