太陽能熱水器加熱的科學(xué)原理

　　太陽能熱水器利用太陽的能量將水從低溫度加熱到高溫度的裝置，是一種熱能產(chǎn)品。所以很多的人都想知道太陽能熱水器是如何加熱的。下面為您精心推薦了太陽能熱水器加熱的科學(xué)原理，希望對(duì)您有所幫助。

　　太陽能熱水器加熱的原理

　　平板式太陽能熱水器的吸熱過程比較簡單，太陽輻射透過玻璃蓋板，熱能被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳導(dǎo)給吸熱管內(nèi)的水。

　　真空管式太陽能熱水器的集熱板由許多真空集熱管組成，就像是許多并排的細(xì)長的暖瓶膽。真空管的內(nèi)外層之間是真空的，內(nèi)管外表面有一層特種材料涂層，可以有效吸收太陽輻射能，并轉(zhuǎn)化為熱能，傳導(dǎo)給管內(nèi)的水。利用冷水比重大、熱水比重小的原理，吸熱管和保溫水箱之間形成了冷水下沉、熱水上升的自然對(duì)流循環(huán)，使水箱中的水逐漸變熱。通過保溫水箱儲(chǔ)存熱水，可以保證人們隨時(shí)有熱水使用。通過連接管道按需要輸送熱水或冷水，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。通過控制系統(tǒng)顯示并全自動(dòng)控制水溫、水位，還能防止真空管在高溫空曬后又因突然注入冷水而爆裂。

　　主機(jī)支架支撐著集熱板與保溫水箱，還用來調(diào)節(jié)集熱板與地平面之間的角度，以形成一個(gè)最佳傾斜角，這是為了使太陽能熱水器的集熱板能獲取最大限度的太陽能量。研究人員專門設(shè)計(jì)了軟件來計(jì)算集熱板在不同地區(qū)的最佳傾斜角，而在進(jìn)行人工估算時(shí)，通常釆用在正午時(shí)太陽光垂直射入集熱板采光面為最佳傾斜角。

　　太陽能熱水器的作用

　　由全玻璃真空集熱管、儲(chǔ)水箱、支架及相關(guān)附件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠玻璃真空集熱管。集熱管受陽光照射面溫度高，集熱管背陽面溫度低，而管內(nèi)水便產(chǎn)生溫差反應(yīng)，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。

　　集熱器：

　　系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃?xì)鉄崴�器不同的是，太陽能集熱器利用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時(shí)間只能在有太陽照射的白晝。

　　保溫水箱：

　　和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。因?yàn)樘�陽能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ)存起來。容積是每天晚上用熱水量的總和。采用同樂搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽命可長達(dá)20年以上。

　　連接管道：

　　將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的`質(zhì)量，保證有20年以上的使用壽命。

　　環(huán)保作用

　　每平方米平板太陽能集熱器平均每個(gè)正常日照日，可產(chǎn)生相當(dāng)于2.5度電的熱量，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤250公斤左右，可以減少700多公斤CO2的排放量。太陽能熱水器的廣泛運(yùn)用，包括生活用熱水，采暖，空調(diào)，在省錢的同時(shí)必將極大地改善地球的污染狀況。

　　太陽能熱水器的溫度

　　太陽能熱水器水溫一般為40℃～70℃，但高溫天為何會(huì)飆升到99℃？專家介紹，太陽能熱水器是循環(huán)加熱，逐步累積水溫。夏天氣溫高，日照時(shí)間長，水溫達(dá)到99℃很正常。比如前一天水溫達(dá)到50℃，如果沒有使用，水會(huì)在水箱里自動(dòng)保溫，第二天太陽能繼續(xù)加熱，溫度就會(huì)到70℃。如果連續(xù)幾天不去用水，沒有冷水加入循環(huán)，熱水器的水溫很容易就會(huì)達(dá)到100℃。

　　這么高的水溫會(huì)帶來哪些問題呢？熱水器的真空管可以承受400℃高溫，而且水箱側(cè)面設(shè)計(jì)有排氣孔，水溫達(dá)到100℃時(shí)，就會(huì)排出水蒸氣散熱，熱水器不會(huì)損壞，但是可能會(huì)燙傷人。所以，這種情況下使用熱水要小心，尤其是小孩，如果直接打開熱水閥門，很容易被熱水燙傷。

　　專家建議，最好買一個(gè)恒溫閥安裝在熱水器上，將水溫控制在30℃～60℃之間。用遮陽布遮住部分真空管，也能有效降低水溫。太陽能熱水器的水管如果采用PES管，在100℃溫度下可以使用50年。如果用的是鋁塑管，一兩年就會(huì)老化，應(yīng)及時(shí)更換，防止?fàn)C傷事故發(fā)生。

　　太陽能熱水器選購的方法

　　一看聚光集熱效果。聚光集熱能力的強(qiáng)弱是衡量熱水器性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志，也是影響熱水器得熱量的重要因素。真空管是太陽能的集熱“心臟”，它將光能轉(zhuǎn)化為熱能，讓水箱里的水熱起來，所以相同外界條件下真空管得熱量的多少，直接影響到水溫的高低。目前，市場上有兩種真空管，一種是采用傳統(tǒng)漸變膜工藝制造的真空管，另一種是采用國際領(lǐng)先的干涉膜專利技術(shù)制造的，具有“耐高溫、抗高寒、更高效”特點(diǎn)的皇明三高真空管，后者是前者的替代產(chǎn)品，它將熱水器得熱量提高了30%，徹底解決了傳統(tǒng)真空管在陰雨天光照不足時(shí)水溫不高、冬天溫度過低時(shí)太陽能不好用的難題。

　　另外，今年市面上出現(xiàn)了一種“P1”熱水器，以冬季好用為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，聚光集熱能力更強(qiáng)，出熱水多，升溫快，多快好省，180cm大真空管逐步取代傳統(tǒng)小管太陽能，冬天也好用，代表了未來太陽能熱水器發(fā)展潮流，是消費(fèi)者享受綠色熱水文明一步到位的選擇。

　　二看保溫性能。儲(chǔ)水箱是熱水器的“熱水倉庫”，它的性能優(yōu)劣主要體現(xiàn)在保溫效果上。好的保溫水箱不僅要看保溫層厚度，還要看保溫材料及工藝。目前世界上最先進(jìn)的生產(chǎn)工藝在中國，即采用全自動(dòng)數(shù)控恒溫恒壓定量發(fā)泡，高溫熟化處理，加厚保溫層，確保了層質(zhì)更加細(xì)密勻稱，保溫性能更持久。

　　三看支座強(qiáng)度。太陽能的支架就像人的“骨架”，弱不禁風(fēng)當(dāng)然不行。目前應(yīng)用較多的是流線形塔式支座，它采用加強(qiáng)、超高底座，克服了傳統(tǒng)細(xì)桿式支架單薄不抗風(fēng)的不足，抗風(fēng)、抗雨雪、抗冰雹、耐腐蝕能力更強(qiáng)。

　　四看品牌和服務(wù)。太陽能熱水器主機(jī)在戶外，常年經(jīng)受風(fēng)吹雨打，需要經(jīng)專業(yè)人員維修、維護(hù)。目前國內(nèi)有太陽能熱水器廠家數(shù)千家，由于國家迄今還沒有統(tǒng)一的太陽能熱水器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，部分產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，安裝服務(wù)不到位，給用戶使用帶來麻煩。有關(guān)專家認(rèn)為，買太陽能買的不僅是產(chǎn)品，更重要的是服務(wù)。因此，應(yīng)選擇有實(shí)力的名牌專業(yè)廠家的產(chǎn)品，這樣的廠家安裝服務(wù)人員一般都經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，服務(wù)周到，讓消費(fèi)者無后顧之憂，獲得最佳保障。