[科普中国]-太阳能空气加热器

太阳能热水器是目前太阳能利用中技术最成熟和应用最广泛的一种装置。空气是一种比水更容易得到的传热介质。太阳能空气加热器是利用太阳能加热空气的装置。热空气的用处很多，最主要的是干燥农副产品、工业原料和制品以及建筑物取暖等等。

太阳能空气加热器的类型按不同的吸热板结构，太阳能空气加热器可分为多种不同的类型。

1、平板型吸热板集热器

这是一种最简单和应用相当普遍的集热器。其顶部是一层或两层透明盖板，底部为隔热材料，透明盖板与隔热材料之间即为平板型吸热器。视设计要求，空气可在吸热板上方或下方流动，也可同时在上方和下方流动。

2、带肋的平板型吸热板集热器

为强化空气与平板型吸热板之间的换热，可采用带肋的吸热板，加肋的结果，不仅增大了空气流与吸热板的接触面积，也增强了空气流的扰动，因而能加强空气流与吸热板之间的换热。

3、波纹状吸热板集热器

这是将吸热板做成波纹状的集热器。其优点不仅具有方向选择性，而且对太阳辐射的吸收率大于发射率。这是因为射入V形槽内的太阳直射辐射要经受多次反射后才能离开V形槽，而热辐射则是半球向的。文献(3)指出，若采用具有光谱选择性吸热表面的波纹状吸热板，选择性辐射特性会进一步得到改善。另外，由于吸热板与底板组成的空气流道呈倒V形，故空气流与吸热板之间的换热系数也能增大。

4、叠层玻璃型集热器

此类集热器的吸热板是由位于透明盖板与底板之间的一组叠层玻璃组成，在沿气流方向的每层玻璃的尾部，都涂有黑色涂料。空气流过叠层玻璃之间的通道时，将被每层涂有黑色涂料的玻璃的尾部加热。

5、 多孔吸收体型集热器

金属网，纱网或松散堆积的金属屑、纤维材料等都为多孔吸收体。将多孔吸收体斜置于透明盖板与吸热底板之间，就构成了一个多孔吸收体型集热器，这种多孔吸收体型集热器具有很高的体积换热系数，若设计得当，空气流通过多孔吸收体的阻力会很小。

6、带小孔的波纹状吸热板集热器

和波纹状吸热板集热器不同，带小孔波纹状吸热板集热器，其气流不是在倒V形槽中流动，而是通过倒V形壁上的小孔流动。

7、带小孔的平板吸热板集热器

吸热板为普通乎板，但其有很多小孔，空气的人口位于吸热板的上方，空气的出口则位于吸热板的下方

除上述以外，还有一些具有不同吸热板结构的集热器，暂不一一叙述。但就本质来说，太阳能空气加热器按空气是否穿过吸热体而分为两种类型。第一种是，空气并不穿过吸热体，而只是在吸热体的上方或下方流动，或同时在吸热体的上、下方流动，可称为不透气吸热体空气加热器。第二种即空气穿过吸热体，这种类型的集热器通常称为多孔吸热体太阳能空气加热器。1

太阳能空气加热器的应用任一种太阳热收集器加热的空气，主要可以用在如下的过程中：

(1)加热建筑物；

(2)利用干燥床或吸收式制冷过程作建筑物空调；

(3)烘干农产品和木材；

(4)加热暖房；

(5)用空气加热器作为布雷顿循环或斯特林循环这类热机的热源，但是，这种特殊的应用，要求大约几百度的温度。2

太阳能空气加热器的优点(1)不存在冬季的结冰问题；

(2)微小的漏损不致严重影响空气加热器的工作和性能；

(3)加热器承受的压力很小，可用较薄的金属板制造；

(4)不必考虑材料的防腐蚀问题；

(5)经加热的空气可直接用于干燥或房屋取暖，勿需增添中间热交换器。2

太阳能空气加热器的缺点首先，因空气的导热系数很小，故空气的对流换热系数远小于水的对流换热系数。其次，与水相比，空气的密度小，以致在得到同样热量的情况下，为使空气能在加热系统中流动，就得消耗较大的送风功率。另外，空气的热容量很小，为贮存热能，得使用石块或鹅卵石等贮热堆，而以水为传热介质时，它同时可兼作热容量大的贮热介质。

由于空气的对流换热系数很小，故设法强化空气和吸热板之间的换热是提高空气加热器性能的关键。但强化传热的某些措施，会导致系统阻力的增大，所以，好的空气加热器必须既有高的换热能力，又有允许的流阻，以减小风机的功率。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学