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      太陽能熱水器原理-真空管,平板太陽能熱水器工作原理
       
      發布時間:2010.03.18 新聞來源:www.brassnblades.com 瀏覽次數:
       

      太陽能熱水器原理-真空管,平板太陽能熱水器工作原理(圖解)

          太陽能熱水器是太陽能成果應用中的一大產業,它以環保、安全、節能、衛生等優點,迅速贏得了廣大消費者的青睞,中國,是一個能源消耗大國,每年全國能耗約占全世界能耗總量的1∕3,而全國總能耗中,有1∕3是來自建筑能耗!跋蛭蓓斠茉础,太陽能熱水器就是吸收太陽的輻射熱能,加熱冷水提供給人們在生活、生產中使用的節能設備。

      一、太陽能熱水器的結構示意圖

          太陽能熱水器是迄今為止人類利用太陽能工業產品中普及率最高的產品。普通太陽能熱水器主機由三部分組成:真空集熱管、保溫水箱和支架(如圖所示)。常用的配件有:上下水管、測控儀表、水閥開關等。

      浴普太陽能介紹圖

        二、集熱和循環原理

         系統中的集熱元件。其功能相當于電熱水器中的電熱管。和其它熱水器不同的是,太陽能集熱器是利用太陽的輻射熱能加熱冷水,故而加熱時間只能在有太陽光照射的白天。

        如圖所示,真空集熱管就像一個細長的暖瓶膽,內外層之間為真空,常用尺寸有:1800mm×58mm、1500 mm×47mm等。真空管內管的外表面是特種材料涂層,可以有效吸收太陽輻射能。當光子撞擊膜層的時候,光能轉化為熱能,并傳導給管內的水,水溫便逐漸升高。
         由于冷水比重大、熱水比重小的原理,真空管和保溫水箱便形成了冷水向下,熱水向上的自然循環,使最熱的水循環到保溫水箱中。

      真空管集熱器
        三、保溫儲存原理

         和其它保溫水箱一樣,是儲存熱水的容器。 因為太陽能熱水器只能白天工作,而人們一般在晚上才使用熱水,為了使白天生產的熱水在到晚上或隔天使用時保持一定的溫度,所以必須通過保溫水箱把熱水儲存起來。
       
          1、水箱內膽水箱內是儲存熱水的重要部分,其用材料強度和耐腐蝕性至關重要,優質的選材應是進口SUS2B304板材,厚度在0。4mm--0。8mm之間不銹鋼板,氬氣保護,高頻自動焊接,提高鋼板在各種水質或各種環境耐腐蝕性能。
          2、水箱保溫材料性能特點及技術參數:保溫材料的好壞直接關系著熱效率和晚間清晨的使用,在寒冷的東北尤其重要。目前較好的保溫方式是進口聚氨脂保溫,若配料、工藝、環境、溫度不適,也會造成發泡不均或泡孔過大、工質緩慢漏失保溫性逐漸下降的后果,這就需要廠家有專門的發泡機械、標準化模具和較高的工藝技術水平。另外,我們不僅要了解產品用材工藝、還要看廠家的機械設備、模具等有機成本的高低、質量監測的水準。產品質量直接關系消費者的利益。 聚氨酯保溫層厚度:50mm閉孔率:65.69%導熱數:19.83mw/m.k,并經過高溫熟化處理。

        保溫水箱是如何讓熱水長時間保持高溫、不隨夜晚和寒冬等外界溫度變化呢?如圖所示,保溫水箱有三部分組成:外膽、聚氨酯發泡層和不銹鋼內膽,其中,聚氨酯發泡層負責太陽能熱水器的保溫。聚氨酯的保溫性能卓越,是目前國內所有建材中導熱系數最低(≤0.024)、熱阻值最高的保溫材料。太陽能熱水器的發泡層厚度一般在50mm-70mm之間,實際保溫性能則取決于生產廠家的發泡機械、標準化模具和工藝技術水平。

      保溫箱儲存原理


       四、連接管道,上下水原理

          將冷水輸送到符水箱進入集熱器,再從保溫水箱內把熱水輸送到人們使用熱水的通道。叫做連接管道,為使整套系統形成一個閉合的環路,必須設計合理、連接正確,循環管道對太陽能系統是否能達到最 佳工作狀態至關重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的質量,保證15年以上的使用壽命。安裝時要求橫平豎直。

          給太陽能熱水器向上打水時,依靠的是自來水的水壓,沒有自來水或者不能24小時供自來水的用戶,就得依靠水泵或者增壓罐來給太陽能熱水器打水。
        用水時,只要打開室內的任何一個水龍頭,熱水器水箱內的熱水便依靠自然落差的原理流出。

      節能環保

         每平方米平板太陽能集熱器或5只真空管(∮58㎜×1800㎜)在一個正常日照日內,可產生相當于2.5度電的熱量,按這標準,每年可節約標準煤200公斤 左右,可以減少700多公斤二氧化碳的排放量。太陽能熱水器的廣泛運用,在省錢、方便我們的同時,也大大地改善了地球的環境污染狀況。

      太陽能熱水器工作原理圖:

      太陽能熱水器工作原理


      平板式太陽能工作原理

       一、          吸熱過程
            太陽輻射透過玻璃蓋板,被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內的水。吸熱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,同時通過下循環管不斷補充溫度較低的水,如此循環往復,最終整箱水都升高至一定的溫度 。 現有的平板式集熱器,基本上都采用結合良好的多管組合方式,如滾壓或壓延方法等,其中走水管子與吸熱板之間的熱阻幾乎可以忽略。影響平板式集熱器板芯性能的主要因素,一是結構設計,二是表面吸收涂層。設計良好的集熱器的板芯肋片效率應該在93%以上。集熱器的板芯肋片效率與板芯結構、表面處理以及集熱器整體結構有關。集熱器整體結構的影響可以用總傳熱系數來描述,其影響程度與自身的幾何尺寸(肋片厚度、材質)是一樣。也就是說,在同等效率的情況下,集熱器熱損小時板芯可以薄一些。選擇性吸收表面可以提高集熱效率,但是市面上這類產品為了提高經濟效益,往往肋片較薄。用于熱水器場合時,這類產品的實際集熱效果與選擇性差一些(甚至沒有選擇性)但肋片厚一些的集熱器不會有太大的區別。
       
      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,設計良好的系統只要有5~6℃以上的溫差就可以循環很好。水循環管路管徑及管路分布的合理性直接影響到集熱器的熱交換效率。 多數情況下,自然循環家用熱水器系統管路中的流態都可以視為層流。 集熱器內管路系統的阻力主要來自沿程阻力,局部阻力的影響要小得多,其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。當水溫升高后,由于運動粘度減小,沿程阻力變小,局部阻力的影響變大。在一定范圍內,當主管管徑不變時,加大支管管徑,不僅沿程阻力迅速減小,而且局部阻力也將跟著減小。一般地,支管的水力半徑應在10mm以上。當主管管徑達到一定值以后,增加主管管徑對減小系統阻力意義不大。
       
      三、          頂水式使用過程
           家用太陽能熱水器的用水方式分為落水式和頂水式。落水使用方式不受自來水供水影響,其缺點是使用過程中水溫先低后高,掌握不好的話容易造成突然缺水的尷尬。頂水方式則是水溫先高后低,容易掌握,使用者容易適應,但是要求自來水保持供水能力。在自來水有保證的情況下,推薦使用頂水方式。 家用太陽能熱水器設計成頂水方式時,必須對水箱內部結構進行合理的設計,以保證出水均勻,避免形成水路“短路”或死角。使用管路最好設計成可以轉換成落水式的連接方式,在自來水壓力不足或停水時應急用。  
      專家選購建議

      □國家太陽能熱水器質檢中心檢驗部部長高級工程師 辛禮

          ▲關注“日有用得熱量”或“平均日效率”兩個熱性能指標 “日有用得熱量”或“平均日效率”越高越好,“平均熱損因數”或“平均熱損系數”越低越好。
          ▲真空管是產品質量的關鍵 家用太陽熱水器的關鍵部件就是全玻璃真空太陽集熱管(簡稱真空管),真空管質量的好壞直接影響到整個家用太陽熱水器的性能。選購時應仔細觀察真空管內玻璃管上的涂層,這層涂層叫太陽選擇性吸收涂層,由于各廠家制作工藝不同,涂層顏色會有所區別,但一般都是黑色、深藍色或深灰色。質量好的涂層顏色均勻,膜層無劃痕、無起皮或脫落現象,玻璃上也沒有結石或節瘤現象,支撐內玻璃管的支撐件放置端正、不松動。
          ▲測量管間距 選購時還應注意真空管之間的管間距,配置外徑為φ47mm全玻璃真空太陽集熱管時,通常兩管的中心距在70 mm左右為宜。配置外徑為φ58mm全玻璃真空太陽集熱管,通常兩管的中心距在80mm左右為宜。
          ▲支架設計應合理 家用太陽熱水器的支架設計應合理,足夠的強度和剛度才能確保有足夠的承重能力。在一些日常風力較大的地區,尤其是沿海地區,在選購家用太陽熱水器時還應注意該產品在設計上是否有抗風能力。
          ▲放光板設計應最大受光吸熱 目前市場上,家用太陽熱水器的反光板形式多種多樣,有平面反光板、曲面反光板、壓花鋁板等等,在選購時應注意產品的反光板設計是否能充分利用到真空管的吸熱面,真空管能否最大程度受光。
          ▲根據家庭人口計算容量 在選購時還應考慮到家中常住人口數量,以確定所購買家用太陽熱水器水容量的大小。一般以每人40升水的標準為宜。
          ▲具有電氣安全設計的產品更安全 如果夠買的家用太陽熱水器需要配置電加熱裝置,應選擇具有電氣安全設計的產品。
          ▲明明白白選購配件 選購諸如自動上水裝置、水溫水位顯示儀、電磁閥等配件時一定要問清楚使用壽命和保修期限。

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