太陽(yáng)能熱水器的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

前言：太陽(yáng)能熱水器是一種能夠?qū)⑻?yáng)的光能轉(zhuǎn)化成為熱能的一種裝置。陽(yáng)光在穿過(guò)太陽(yáng)能吸熱管的靠前層玻璃照射到第二層的黑色吸熱層上，它就能將太陽(yáng)光能中的熱量進(jìn)行吸收?？壳皩雍偷诙拥牟Ａеg是真空隔熱的，因此它的傳熱速度將會(huì)大幅度的減少，這時(shí)被吸收的絕大部分熱量就只能傳送到玻璃管中的水中，這時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水的加熱。加熱之后的水會(huì)沿著玻璃管的受熱面往上進(jìn)入到保溫儲(chǔ)水桶中，這時(shí)桶內(nèi)的溫度相對(duì)較低的水就會(huì)沿著玻璃管的背光面進(jìn)入到玻璃管中進(jìn)行補(bǔ)充，循環(huán)往復(fù)，使得保溫同桶中的水不斷進(jìn)行加熱。

一、太陽(yáng)能的組成

上面前言我們了解過(guò)了太陽(yáng)能熱水器工作原理之后，再來(lái)介紹一下太陽(yáng)能熱水器它的組成部件有哪些。太陽(yáng)能也是由多個(gè)部件所組成的電器產(chǎn)品，其中集熱器、保溫水箱、支架等都是太陽(yáng)能的主要部件之一。

集熱器：集熱器是系統(tǒng)中的集熱元件，它的功能相當(dāng)于是電熱水管中的電熱管。太陽(yáng)能集熱器主要利用的是太陽(yáng)的輻射熱量，因此在進(jìn)行工作時(shí)它的加熱時(shí)間只能是在太陽(yáng)照射度達(dá)到一定值的時(shí)候才能進(jìn)行。
保溫水箱：保溫水箱就是一種能夠存儲(chǔ)熱水的容器，通過(guò)集熱管采集到的熱水必須要使用能夠保溫的水箱進(jìn)行儲(chǔ)存，防止熱水熱量的損失。在太陽(yáng)能熱水器中它的容量是指熱水器中可以使用到的水容量，但是卻不包括真空管中的容量。在保溫水箱中它的內(nèi)膽是水箱的重要組成部分，因此內(nèi)膽用材的強(qiáng)度和抗腐蝕性是非常重要的，如今較好的保溫方式就是聚氨脂整體發(fā)泡工藝進(jìn)行保溫。

支架：支架是支撐熱水器和保溫水箱的一個(gè)架子，太陽(yáng)能熱水器使用的支架需要保證其結(jié)構(gòu)的牢固，同時(shí)穩(wěn)定器也要高，通常情況下太陽(yáng)能熱水器它的支架使用都是不銹鋼材質(zhì)制作。

控制部件：太陽(yáng)能要進(jìn)行運(yùn)行，它的控制系統(tǒng)是不能少的，通常太陽(yáng)能熱水器中它的控制器都是自動(dòng)上水、水滿或者是斷水并且顯示出水溫和水位，同時(shí)帶有輔助電熱的太陽(yáng)能熱水器還具有漏電保護(hù)，防干燒的功能。

二、太陽(yáng)能熱水器工作過(guò)程詳解

1、吸熱過(guò)程
太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃蓋板，被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞到吸熱管內(nèi)的水。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱上部，同時(shí)通過(guò)下循環(huán)管不斷補(bǔ)充溫度較低的水，如此循環(huán)往復(fù)，最終整箱水都升高至一定的溫度 。 現(xiàn)有的平板式集熱器，基本上都采用結(jié)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二是表面吸收涂層。設(shè)計(jì)良好的集熱器的板芯肋片效率應(yīng)該在93%以上。集熱器的板芯肋片效率與板芯結(jié)構(gòu)、表面處理以及集熱器整體結(jié)構(gòu)有關(guān)。集熱器整體結(jié)構(gòu)的影響可以用總傳熱系數(shù)來(lái)描述，其影響程度與自身的幾何尺寸(肋片厚度、材質(zhì))是一樣。也就是說(shuō)，在同等效率的情況下，集熱器熱損小時(shí)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(chǎn)品為了提高經(jīng)濟(jì)效益，往往肋片較薄。用于熱水器場(chǎng)合時(shí)，這類產(chǎn)品的實(shí)際集熱效果與選擇性差一些(甚至沒(méi)有選擇性)但肋片厚一些的集熱器不會(huì)有太大的區(qū)別。

2、循環(huán)
家用太陽(yáng)能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒(méi)有外在的動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有5~6℃以上的溫差就可以循環(huán)很好。水循環(huán)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(shù)情況下，自然循環(huán)家用熱水器系統(tǒng)管路中的流態(tài)都可以視為層流。 集熱器內(nèi)管路系統(tǒng)的阻力主要來(lái)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(dāng)水溫升高后，由于運(yùn)動(dòng)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(nèi)，當(dāng)主管管徑不變時(shí)，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(yīng)在10mm以上。當(dāng)主管管徑達(dá)到一定值以后，增加主管管徑對(duì)減小系統(tǒng)阻力意義不大。

3、頂水式使用過(guò)程
家用太陽(yáng)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(lái)水供水影響，其缺點(diǎn)是使用過(guò)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(yīng)，但是要求自來(lái)水保持供水能力。在自來(lái)水有保證的情況下，推薦使用頂水方式。 家用太陽(yáng)能熱水器設(shè)計(jì)成頂水方式時(shí)，必須對(duì)水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)成可以轉(zhuǎn)換成落水式的連接方式，在自來(lái)水壓力不足或停水時(shí)應(yīng)急用。