太阳能热水器理论基础

一、太阳能热水器的组成

太阳能热水器主要由集热器、保温贮水箱、水位自控器和上下环管、支架等组成。一体式太阳能热水器及分体式太阳能热水器外部组成如下图所示。

1、太阳能热水器按照集热器可分为真空管式（包括全玻璃真空集热管、金属真空集热管、热管和u形管）和平板式（金属平板）；

2、按照集热器与水箱的结合方式可分为一体式、分体式和闷晒式，其中分体式热水器（又称分离式）又分为真管集热器式和平板集热器式、水箱又分为竖式和横置式；

3、按照热水器的出水方式可分为承压式（顶水式）和非承压式（落水式）；

4、按照热水器的使用功能可分为普通式和全天候式、全自动式。

二、太阳能热水器的原理概述

1、一体式太阳能热水器的工作原理

太阳能热水器实质上就是一个光热转换器。太阳能热水器的工作原理实质上就是太阳能热水器的吸热原理。

简单地讲一体式太阳能热水器基于热虹吸原理。太阳辐射透过热水器的玻璃盖板（或玻璃管），被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。太阳能热水器吸热管内的水吸热后温度升高，比重减少而上升，形成一个向上的动力，太阳能热水器构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在贮水箱上部， 同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，太阳能热水器最终整箱水都升高至一定的温度。

简言之，一体式太阳能热水器的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空， 在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度地吸收太阳辐射能。在贮热水箱及玻璃真空管内均充满水，真空管在阳光的作用下，让管内的水慢慢被加热，由于热水受热比重下降，就会向水箱上浮，而因为水箱中的冷水比重大，所以就向真空管下沉，这时真空管的水不断地被加热，与水箱中的冷水不断地形成温差自然循环，在适当的循环过程下，将整个贮水箱的水加热到一定的温度，再加上水箱的保温作用，使水温能在较长的时间内保持其温度。

2、分体式太阳能热水器的工作原理

分体式太阳能热水器由集热器、承压式保温水箱和循环泵等组成。其典型应用就是常见的阳台壁挂式太阳能热水器。其显著特点是集热器与水箱是分离的。

分体式太阳能热水器的水箱一般放置在阳台内，集热器放置在建筑屋南向的阳 台上。利用玻璃集热管将吸收的太阳能转换成热能，冷水直接进入承压式保温水箱， 集热器吸收阳光转化成热能使热管内介质升温。传感器测得集热器和保温水箱内的水温信号，分别传输到智能控制仪，通过微电脑系统处理。当温度差到达设定数值 时，循环泵开始启动，把集热器内的换热介质循环至保温水箱内，使保温水箱内的冷水经过盘管换热水温升高，完成一次循环。循环往复使保温水箱内的冷水逐渐升温达到所需水温。其根本工作原理是利用 相变换热，将太阳热能迅速传递到玻璃热管再到冷凝管，再通过冷凝管进行传导换 热，从而使整个水箱内的水温逐渐升高。