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太陽能熱水器結構分類與工作原理


太陽能熱水器結構分類與工作原理

就其結構來說,大體可分為以下幾類:

1、從集熱部分來分:

1)玻璃真空管太陽能熱水器

可細分為全玻璃真空管式、熱管真空管式、U型管真空管式。常用的為全玻璃真空管式,其優點:安全、節能、環保、經濟。尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器,它以太陽能為主,電能為輔的能源利用方式使太陽能熱水器全年全天候正常運行,環境溫度低時效率仍然比較高。其缺點在于體積比較龐大、玻璃管易碎、管中容易集結水垢、不能承壓運行。

2)平板型太陽能熱水器

平板型太陽能熱水器 可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圓管式和熱管式。其優點:具有整體性好、壽命長、故障少、安全隱患低、能承壓運行,安全可靠,吸熱體面積大,易于與建筑相結合,耐無水空曬性強等優點,其熱性能也很穩定。其缺點由于蓋板內為非真空,保溫性能差,故環境溫度較低時集熱性能較差,采用輔助加熱時相對耗電。環境溫度低或要求出水溫度高時熱效率較低。如凍壞需更換整個集熱板,適合冬天不結冰的南方地區選用。

2、從結構來分類:

1)緊湊式太陽能熱水器:就是將真空玻璃管直接插入水箱中,利用加熱水的循環,使得水箱中的水溫升高,這是市場最常規的太陽能熱水器。

2)分體式熱水器:分體式熱水器是將集熱器與水箱分開,可大大增加太陽能熱水器容量,不采用落水式工作方式,擴大了使用范圍。

3、從水箱受壓來分:

1)承壓式太陽能熱水器:太陽能熱水器的出水是有壓力的。一般為頂水式工作,不一定采用承壓式水箱。

2)非承壓式太陽能熱水器:普通太陽能熱水器都是屬于非承壓式熱水器,它的水箱有一根管子與大氣相通,是利用屋頂和家里的高度落差,使用水時產生壓力。其安全性,成本,使用壽命都比承壓式要顯著得多。

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,目前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。

一、吸熱過程

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。而平板式熱水器,一般為分體式熱水器,介質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。

二、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。

三、頂水式使用過程

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。

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