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太陽能熱水器的工作原理

太陽能熱水器把太陽光能轉化為熱能,將水從低溫度加熱到高溫度,以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器按結構形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器,真空管式太陽能熱水器為主,占據國內95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成,把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理,使水產生微循環而達到所需熱水。
吸熱過程
真空管式熱水器的吸熱時,太陽輻射透過真空管的外管,被集熱鍍膜吸收后沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱后溫度升高,比重減小而上升,形成一個向上的動力,構成一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部,同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環往復,最終整箱水都升高至一定的溫度。
平板式熱水器,一般為分體式熱水器,介質則在集熱板內因熱虹吸自然循環,將太陽輻射在集熱板的熱量及時傳送到水箱內,水箱內通過熱交換(夾套或盤管)將熱量傳送給冷水。介質也可通過泵循環實現熱量傳遞。
循環管路
家用太陽能熱水器通常按自然循環方式工作,沒有外在的動力。真空管式太陽能熱水器為直插式結構,熱水通過重力作用提供動力。平板式太陽能熱水器通過自來水的壓力(稱為頂水)提供動力。而太陽能集中供熱系統均采用泵循環。由于太陽能熱水器集熱面積不大,考慮到熱能損失,一般不采用管道循環。
使用過程
平板式太陽能熱水器為頂水方式工作,真空管太陽能熱水器也可實行頂水工作的方式,水箱內可以采用夾套或盤管方式。頂水工作的優點是供水壓力為自來水壓力,比自然重力式壓力大,尤其是安裝高度不高時,其特點是使用過程中水溫先高后低,容易掌握,使用者容易適應,但是要求自來水保持供水能力。頂水工作方式的太陽能熱水器比重力式熱水器成本大,價格高。
1. 溫差控制集熱循環
太陽能熱水地暖系統中有集熱器溫測器和水溫感應器,集熱系統吸收太陽能輻射后,集熱管溫度上升,當集熱器溫度和水箱溫度水溫差△t設定值時,檢測系統發出指令,循環泵將中央熱水器中的冷水輸入集熱器中,水被加熱后再回到水箱中,使水箱內的水達到設定的溫度。
2. 地暖管道循環系統
增加一臺熱水循環泵,通過控制器控制地暖管道循環。當水溫達到設定溫度時,自動啟動地暖循環泵,使高溫水通過地暖盤管在室內循環,從而使室內溫度不斷提高。當水箱水溫低于某一設定值時,自動停止地暖管道循環泵。