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浅谈太阳能热水器的主要工作原理

太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置,将水从低温加热到高温,以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器的工作原理是根据太阳辐射能量按照波长分布情况,采用选择性吸收涂层,集中吸收可见光和近红外的太阳辐射能。水在集热器中接受太阳辐射加热,温度上升。在集热器和水箱中,因为水温不同而产生密度差,形成自然对流,温度相对较高的水不断进入太阳能保温水箱。

1、吸热过程

真空管式太阳能热水器吸热过程:太阳光透过玻璃盖板被集热板吸收,然后沿着肋片和管壁到达吸热管内的水。太阳能热水器器管内的水由于吸热温度变高,比重减小而上升,产生向上的动力,形成热虹吸系统。热水慢慢上升聚集在储水箱上部,与此同时,低温度的会不断进入循环管补充,从而让水箱中的水到达一定的温度。

平板式平板式太阳能热水器吸热过程:利用热虹吸让介质在集热板内循环,太阳辐射在集热板的热量转递到水箱,利用热交换将热量传给水箱中的冷水。另外,太阳能热水器介质也可以利用泵循环进行热量的传递。

2、循环管路

家用太阳能热水器基本上以自然循环工作,不借助外在动力,如果系统设计得好,温度升到56℃差不多可以循环了。直插式结构的真空管式太阳能热水器,热水以重力作用为动力。平板式太阳能热水器宜自来水的压力(称为顶水)为动力,太阳能集中供热系统则以泵循环为动力。

3、供水过程

太阳能热水器一般有落水式和顶水式两种用水方式,前者水温由低变高,如果控制不好,会有缺水的情况,后者水温由高到低,比较好控制,不过要保证自来水的供水。如果自来水可以保持供水,一般建议选择顶水式。

家用太阳能热水器设计顶水方式供水时,一定要合理设计水箱内部结构,确保均匀出水,防止出现水路“短路”或死角现象。管路最好设计成可以转换成落水式的连接方式,这样当在自来水压力不足或停水时可以应急。

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