Development of Flat Solar Collector Technology and  Application

The solar collector technology includes plate type, vacuum tube type, trough type, 

heliostat type, fresnel type, and other types of heat collecting technology, in which theflat type is generally adopted by a low temperature heat collecting system. At present, more than 95% of solar collectors in the world use plate-type heat collection systems.The relevant issues of the flat panel solar collector technology are described as 

follows:

1. Characteristics of flat plate collector

· Efficient. At present, the flat plate collector developed internationally has a light 

efficiency of 78 to 82%, and the heat loss is only ≤ 3W/m2°C. The light efficiency of the current flat plate collector in China is also about 72%, and individual reaches 75%,and the heat loss is ≤ 6W/m2°C.
· Safe and reliable long life. Plate collector frame and heat absorbing plate are basically made of metal materials, and the cover plate is made of tempered glass or glass fibermaterial. The material is building materials, which is reliable and durable, and the service life can be more than 20 years.
· Can withstand pressure operation. Generally can withstand more than 0.6MPa.
· Easy to install. Modular installation, convenient and quick.
· Combined with architecture. The building provides the installation platform and 

structural elements for the collectors.
· Flat plate collectors have poor frost resistance, but the use of emptying techniques 

andantifreeze media can effectively solve winter problems. 

2.  Status and gaps in the development of plate collectors at home 

and abroad 

· The representative of the thermal performance level of the plate collector is the instantaneous efficiency curve and equation , where 

the intercept of the optical efficiency curve. At present, the international reachable 0.78 ~ 0.82, our country is only 0.72 ~ 0.75, as a design factor, generally 0.9 ~ 1.0, and the collector tube spacing, the thickness of theheat absorption plate, the diameter of the collecting pipe and so on; for the 

transparent cover through, the rate is about 0.92 in the world, and China's current rate is 0.85, which can reach 0.90 individually. The absorption rate of solar radiation for 

heat absorbing plates is generally 0.94 to 0.96 in the world and 0.90 to 0.92 in China. The above-mentioned light efficiency difference between domestic and international 

is 6 to 10%.

· is heat loss coefficient.

The heat loss requirement of plate collectors in China is ≤6W/㎡℃, and the international level is≤4W/㎡℃. The reason for the large heat loss in China's products is the low level of manufacturing process, poor sealing, and large heat transfer losses. Therefore, the heat loss 

is 2～3 W/㎡℃.

· China's flat-plate collectors are basically hand-crafted. Internationally, they are basically industrialized and informatized. They have advanced equipment, high-level 

technology, stable product performance, and high product quality. For example, the 

continuous sputtering coating technology of the heat absorbing plate can achieve an absorption rate of 0.94 to 0.96, an emissivity of 0.04 to 0.07, a processing speed of 2 m/sec, and a 100 m unevenness of 0.02%.

· The fittings used in foreign flat-plate collector systems, such as pipes, valves, and watches, are well-supported, making the system level much higher than the current 

level in China.

3.  Development direction and key technologies to be broken 

· Flat-type solar collectors should be a good technology and a good product that are 

vigorously developed and promoted, and should be actively promoted and applied 

especially in solar hot water system projects.

·To increase the light efficiency of the plate collector. Among them, we must increase the transmittance of the cover plate, develop and promote the use of low-iron glass

and other high-transmittance cover plates, strengthen the research and development ofanti-reflective coatings, reduce their costs, and improve the absorption rate of 

heat-absorbing plates. Selective coating development and mass production to reach 

the level of 0.94 to 0.95.

·To reduce heat loss. There are two ways. First, reduce the infrared emissivity of the 

heat-absorbing coating to reach the international level of 0.04 to 0.07. The second is 

to improve the heat-preserving tightness, and use new materials, new technologies, etc.to reduce convection losses and conduction losses.

· Vigorously develop mechanized and automated processing equipment. Such as 

continuous sputtering coating machine, collector plate, automatic welding machine, 

automatic frame, automatic molding machine, insulation material molding machine ... ... to reduce costs.

·The use of an efficient, safe, long-life flat-plate collector to develop pressure-bearing, multi-assisted, energy-saving, all-weather intelligent solar control hot water systems 

for widespread use.

4.  Solutions and measures to be taken

·Learn from foreign advanced technology, take the road of introduction, 

improvement and self-innovation. Develop international cooperation, domestic 

alliances, joint introduction, and joint development.

· The Ministry of Science and Technology provides support in the “Twelfth Five-Year Plan” scientific and technological research projects, especially in the development of continuous plate coating technology and equipment for flat-plate collector 

heat-absorbing plates, which should be given scientific and technological approvals 

and support; the National Development and Reform Commission Energy Bureau 

should make major equipment changes. China can also give support.

· Inspirational companies that develop flat-plate solar collectors should increase their 

investment in capital, personnel, organization and management, increase their efforts 

in development and improvement, and actively apply for major national and local 

projects and organizations.

· Companies should strengthen the pilot demonstration of the development and 

application of flat panel solar collector heating systems.

· In order to focus on joint development and key breakthroughs, based on the 

principle of voluntariness, mutual benefit, and alliance, the Solar Thermal Industry 

Alliance (Association) will establish a panel-type solar water heater professional 

committee to organize, coordinate, and promote the development of flat-panel solar 

collector technology and industrialization.