太阳能热水器的原理（太阳能热水器工作原理）

太阳能热水器原理(太阳能热水器工作原理)

太阳能热水器将太阳能转化为热能，将水从低温加热到高温，满足人们生活生产对热水的需求。太阳能热水器按结构形式分为真空管太阳能热水器和平板太阳能热水器。True 空管式太阳能热水器居多，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器由集热管、储水箱、支架等相关配件组成。太阳能转化为热能主要依靠集热管。集热管利用热水浮、冷水沉的原理，使水产生微循环，达到所需的热水。

太阳能热水器的分类:

1.从集热部分来看，可分为:实装空玻璃管太阳能热水器和金属平板太阳能热水器。

True 空玻璃管:是目前吸热效率最高的集热部件。优点是不需要在集热部分增加保温层。现在的真空玻璃管在耐高温、抗冲击、保温等方面性能一流，被大多数厂家采用。缺点是体积比较大，管内容易积垢。

金属板:传热性能优异的金属板覆盖有吸热涂层，利用金属的传热特性将吸收的热量传递到水箱中。优点:外形美观，安装方便，平板，不易损坏。缺点:保温成本高。成本高，间接增加了消费者的负担。

2.结构上可分为普通太阳能热水器和分体式太阳能热水器。

普通型:将真空玻璃管直接插入水箱，通过加热水循环来提升水箱内的水温，目前所有厂家都采用这种方式。它也是最受欢迎和最传统的。这种类型的热水器只能在顶楼使用，除非顶楼用户和你楼下的关系很牢固，屋顶的面积有限。

分体式:解决不在顶楼的用户也可以使用太阳能热水器的问题。分体循环有两种，一种是靠水自然循环，换热效率低，远远不能满足用水需求；本发明涉及一种泵循环换热，解决了自然循环效率低的问题。泵循环可以明显改善水的热交换。

3.根据水箱的压力，可分为:承压式太阳能热水器和无压式太阳能热水器。

承压型:无论哪种分体式热水器，都有一个致命的缺陷。必须使用承压水箱，这是所有分体式热水器的基本思路，直接考验集热部分的密封性能。加压水箱制造成本极高，存在安全问题，要求耐压7个大气压；流通效果不理想。解决水循环和用水的便利性。

无压式:目前安装在屋顶的热水器都属于无压式，它的水箱有一个与大气相通的管道，利用屋顶和家的高度差在用水时产生压力。成本和使用寿命明显高于承压型。屋顶有限。

4.按其水流方向可分为:循环式、直流式和整体式太阳能热水器。

5.按接入方式可分为:闷干式、平板式、真空管式、热管式、分体式(壁挂式){按承压能力可分为承压式和非承压式}和嵌入式。

1)闷晒式

工作原理:水箱采用玻璃直接照射加热，一侧加热，其余部分保温。

优点:阳光利用率高，吸热效果好。

缺点:通过空气体的热传导导致热量损失高。

2)平板型

原理:金属吸热，水传热微循环

优点:非常高的集热效率和耐用性。

缺点:密封性能差，热损失大，易受环境影响，冬季热效率低，不防冻。

3)真空管

True 空管:双层玻璃管，管内抽真空成true 空，管内表面涂膜(以提高太阳光吸收率，反射低，利用率高，传热效果好)，true 空管的一端向水箱开口。

原理:真空管吸热，管内加热的水储存在水箱中，通过传热和冷热微循环保温。

优点:阳光利用率高，吸热效果好，热损失低。

缺点:坏管、爆管会影响整机的使用(实际使用中很少出现这种现象)。

4)热管式

原理:介质沸点低。吸收太阳热能后，介质蒸发上升，冷凝段置于水中。

在冷凝段，它被冷却，热量被传递出去，液化后，它下降到管道的下部继续被加热，所以它循环工作。

优点:热能利用率高，不用担心爆管(热管是金属管，放在没有水的玻璃真空管内)

缺点:热管介质使用一段时间后，会吸附在冷凝段，影响热传导，阻止热水流出。

5)分体式

原理:真实空管道中的热管受热后，被水箱中的盘管冷却，循环工作。

优点:水箱可随意放置，可有效减少热水在水管中的滞留，热水利用率高。水管在室内不结冰，不会受到大风等恶劣天气的影响。

缺点:成本高，售价高，实际太阳能利用率低。

(补充:普通真空管热效率≥45%，壁挂式热效率≤28.5%)

热辅助加热的实际使用消耗了大量的能量。

非承压分体式太阳能热水器在使用热水时需要自带水泵。

6)嵌入式

原理:热水阀控制进水压力和流量，保证真空管道正常运行。冷水将管道中的热水推出，确保用户可以使用热水。

优点:阳光利用率高，吸热效果好，保温时间长，不损失热水输送。

6.如果细分，按照真空管的数量，可以分为15管、18管、20管……24管、30管。

按水箱容积可分为100升、120升、150升、200升、300升等。

按真空管外径可分为45管、58管、70管。

根据真空管的长度，可分为5根1米管、8根1米管和9根1米管...

根据集热器的结构，平板可分为水平管和垂直管两类。

根据水箱的规格，可分为60L、80L、100L、120L等几类。

太阳能热水器的工作原理:

1.吸热过程

True 空管太阳能热水器:太阳辐射通过true 空管的外管，然后被集热镀膜吸收，再沿着内管壁传递到管内的水中。此时，水加热时温度逐渐升高，比重下降上升，形成向上的动力，形成热虹吸系统。随着热水的不断向上运动并储存在储水箱的上部，以及沿着管道的另一侧不断补充温度较低的水，整个水箱最终上升到一定的温度。

平板太阳能热水器:由于热虹吸，介质在集热板内自然循环，然后将太阳能辐射热及时传递到水箱，介质也可以通过泵循环实现传热，这样就有源源不断的人可以保持水温稳定。

2.循环管道

True 空管式太阳能热水器采用直列式结构，热水由重力提供动力；然而，平板型是由自来水的压力提供动力的。然而，这两种太阳能集中供热系统都使用泵循环。由于太阳能热水器集热面积小，考虑到热量损失，一般不采用管道循环。

3.系统工作

1)温差控制集热循环

集热器温度探测器和水温传感器放置在太阳能热水地板采暖系统中，可以很好地吸收太阳辐射，进而促使集热器温度上升。然后，当集热器温度与水箱温度的温差达到设定值△t时，检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器。但是，水被加热后，又回到水箱中，使水箱中的水达到设定的温度。

2)地暖管道循环系统

在该系统中，增加了热水循环泵作为差量，然后控制器可以更好地控制地暖管道的循环作为工作原理。然后，当水温达到设定温度时，地暖循环泵自动启动，使高温水通过地暖盘管在室内循环，从而使室内温度持续升高。如果水箱的水温开始下降到某个设定值以下，最好是自动停止地暖管道的循环泵。

安装人员:人数≥2人。

准备工作:

1.准备施工工具。如螺丝刀、扳手、电钻等。

2.打开热水器包装，根据装箱单检查配件是否齐全。1)真空管数量齐全完好；2)电加热是否完好；3)罐体是否凹陷；4)配套附件是否齐全；5)只控制仪表包装是否完好等。

安装支架:

1.安装位置的选择。一般选在屋顶上，方向是坐北向南，往南往西5 ~ 10，保证没有遮挡。通往家庭的管道数量也应该减少，这可以增加日照时间。

2.组装支架。安装时，应遵循谁将前后件组装在一起的说明，然后用扳手拧紧螺钉，不得松动。然后，倾斜支撑前片和后片的侧面以加强结构。

3.安装水箱和真空管后，检查所有螺钉并拧紧。

固定支架:

一般采用水泥墩、膨胀螺栓或钢丝绳固定支架。当然，要选择最好的固定方式，就要有更好的屋顶。钢丝绳固定方法:将钢丝绳或大钢筋放在前支架的左右框架和桶托的左右U型圈上，用螺母拧紧，然后将连接的四根钢丝绳或钢筋拉伸到热水器的四个角上，在女儿墙或其他地方选择合适的位置，根据膨胀钩钻孔，将钢丝绳或钢筋与相应的膨胀钩U型圈牢固连接。

真空管式太阳能热水器固定图:

平板太阳能热水器固定图:

安装水箱:

1.安装电加热。首先打开电热口的防尘保温盖，松开里面的螺丝，然后撬开底部的塞子，检查内置密封胶圈是否贴紧，然后将内置电热棒放入，贴紧后恢复，拧紧螺栓。

2.先将水箱放在组装好的支架桶托上，用螺栓将水箱与桶托连接起来，拧紧支架与桶托之间的连接螺母，使水箱两端与支架左右两端的距离相等，真空管的中心线与前支架平面平行，然后将硅胶密封圈放入内桶的翻边孔内，将其平整。

安装真空管道:

1.安装管座。首先安装真空管插座，集热管下部应安装，插座应安装在支架的指定位置。

2.插管。首先检查保温水箱内胆上的密封硅胶圈，然后检查真空管的工艺尾角是否损坏，再检查像水银一样的涂层透明度，检查喷嘴是否有加工毛刺和圆度。将真空管外的密封橡胶圈下入真空管内约15cm，用肥皂水充分浸泡管口，用右手握住真空管的尾端，一是保护工艺的尾角，二是便于插管用力。将真空管垂直于管口方向插入，均匀用力轻旋推入水箱，插入后再放回管座，使所有真空管依次安装。

连接热水和冷水管道:

1.在进出水口处缠上胶带，然后安装管件，连接太阳能专用管道；

2.电伴热带紧贴管道外壁，用胶布扎紧；

3.将传感器安装在水箱商场的水位表孔内，管外用厚聚乙烯橡胶管保温；

4.太阳能水箱里的水是通过自来水连接的。

接线:

1.电加热线路。红线是火线，双色线是地线，另一根是零线。剥开，露出约2厘米的铜线，穿上热缩管绝缘防尘。然后，将电源线与这三根电线用彩色连接，连接牢固，并从外面用防水绝缘带均匀包裹，避免短路。

2.电伴热带连接。在电伴热带的端口切一个斜面，使其两条线之间的距离比较远，避免链路短路。用绝缘胶带包裹使其完全绝缘，将电伴热带末端对准管道末端，用绝缘胶带固定在路面上使其紧贴管壁。另一端是智能控制器的终端。如果有增压泵，水泵接线与电伴热并联。

安装智能控制器:

1.定位。在室内侧墙上打孔，然后插入塑料伸缩管，将测控仪器的固定底座安装在墙面上；

2.传感器的信号线和控制箱的信号线按标记对接，插牢；

3.恒温混水电磁阀应水平安装，电磁阀的接线应分别与控制箱上的接线端子连接。

调试:

安装后，打开控制器并运行。如果没有问题，整理工具，清理干净。最后计算记录室内安装部位和数量，并与业主核实。如无错误，请签字认可。

安装注意事项:

1.单户单屋安装最好。因为太阳能热水器本身体积大，占空房间，所以单户安装热水器是最好的条件。它可以通过在外墙上铺设管道来加热卫生间每层的水管。水塔的高度应比热水器水箱高一米以上。管道应隔热和控制，热水器应固定好，以防止台风损坏。

2.考虑新家的细节。一般用户搬进新家，首先要考虑的是热水管的入口和出水管的出口。如果用户选择电加热和控制装置，还应确定开关或控制装置的放置位置，以达到方便、安全、和谐的目的。室外安装位置一般由供应商和用户协商确定。届时，安装可以在物业或相关邻居的批准下开始。

3.管道选择。因为太阳能热水器中的水温可以达到95摄氏度以上，所以为了防止管道老化或软化，最好选择优质的铝塑管。特别是不能使用聚苯乙烯保温材料，否则保温层会有很大的缝隙，最终会导致严重的收缩变形。

4.固定支架。安装太阳能时，一般采用水泥墩、膨胀螺栓或钢丝绳固定支架。当然要选择屋顶条件较多的最佳固定方式。

5.安装太阳能电池板。如果去掉太阳能反光板，整机的防风性能会大大提高，安装时与屋顶固定牢固，还能抗台风。还有，台风来的时候，一定要保证太阳能水箱是满的，这样风阻更强。

6.安装防雷措施。热水器安装前，屋顶热水器旁边的避雷针要有效抬高到高出热水器顶部半米以上，热水器水箱必须有效接地。室内出水口必须与地线等电位连接；雷雨时不要使用热水器。

太阳能热水器安装注意事项

1、管道设计要问清楚。

一系列的问题，比如哪个阀门是用来做什么的，为什么管道是这样设计的，都要问清楚。确保热水和冷水不会流过管道。因为有些冷水管道不能供给热水，正常情况下，增加一个止回阀就可以解决这个问题。另外，主阀必须加在冷热水的进出口处，否则维修起来会很麻烦。管道的设计应尽量节省空房间，如果可以走暗管，最好不要走明管。

2.室外管道绝缘

室外管道保温效果不好会导致管道冻裂。现在很多人用电热带防止室外管道冻裂。冬天供电可以保证管道不结冰，但这种方法的缺点是耗电。事实上，智能控制系统只能在需要时加电，而不是长期加电。

3.车顶安装方向

在屋顶安装太阳能热水器时，需要选择正南方向。前方120度范围内最好没有高大的树木、建筑物或其他障碍物，以防阳光遮挡。此外，管道设计时应考虑保温，避免室外水管过长。

4.热水器的固定

热水器主机通常安装在屋顶或其他高处，因此热水器的固定是关键步骤，必须严格操作，并应定期检查固定情况，以防止事故发生。

5.避免暴露在阳光下

安装完成后，第一次供水必须在早上或晚上，以防止真实空管道因空日晒而温度很高。在这种情况下，突然冷水供应会造成“管道爆炸”。水箱内保持一定的水量，避免空阳光暴晒，会影响玻璃太阳能热水器管道的使用寿命。

本文来源于网络，由暖通南方学会编辑。

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