沐歌太陽能熱水器的工作原理說明

【專家解說】：摘要：太陽能熱水器是利用用太陽能依靠玻璃真空集熱管將水從低溫度加熱到高溫度的裝置，它既環(huán)保又節(jié)能。 關(guān)鍵詞：太陽能 循環(huán) 吸熱 熱水器
太陽熱水器是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。太陽熱水器是由玻璃真空集熱管、儲水箱、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)而達到所需熱水。其結(jié)構(gòu)是：主要由儲水桶,加熱管.和通水管組成.加熱管是太陽能熱水器的核心部分.它分兩層:內(nèi)層是黑色塑料管,黑色吸熱能力強;外層是套在塑料管外的玻璃管,防止熱量散失,且玻璃透明,陽光可以穿過.玻璃的作用類似大氣的保溫作用. 太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1367kw/㎡。地球赤道的周長40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外）雖然太陽能資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問
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題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。 盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。 太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。
太陽能熱水器的原理主要包括：循環(huán)原理和集熱器吸熱原理。循環(huán)原理：利用冷水比熱水密度大，冷水下沉，熱水上升，形成自然對流循環(huán)、使水箱中的水逐漸變熱，達到顧客滿意的水溫為止。當(dāng)太陽強度不足以滿足循環(huán)需要的時候，可以在水循環(huán)閉路加一水泵，實現(xiàn)強制循環(huán)。集熱器吸熱原理：太陽能熱水器的集熱器表面，有一特殊的涂層，此涂層對太陽能可見光范圍具有很大的吸收率，吸收為熱以后，集熱器的散熱熱輻射波長在長波范圍，該涂層對長波的發(fā)射率很低，這樣就有效的“滯留”了太陽能的熱量。太陽輻射透過玻璃蓋板，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，形成一個向上的動力，構(gòu)成一個熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部，同時通過下循
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環(huán)管不斷補充溫度較低的水，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，二是表面吸收涂層。設(shè)計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，在同等效率的情況下，集熱器熱損小時板芯可以薄一些。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)濟效益，往往肋片較薄。用于熱水器場合時，這類產(chǎn)品的實際集熱效果與選擇性差一些（甚至沒有選擇性）但肋片厚一些的集熱器不會有太大的區(qū)別。水循環(huán)的具體過程是：水在集熱器表面受熱膨脹，密度變小，而循環(huán)回路中的“冷水”密度較大，熱水上升至保溫水槽，冷水下降進入集熱器受熱，如此循環(huán)。家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動力，設(shè)計良好的系統(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，由于運動粘度減小，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，加大支管管徑，不僅沿程阻力迅速減
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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)主管管徑達到一定值以后，增加主管管徑對減小系統(tǒng)阻力意義不大。家用太陽能熱水器的