全面解析太阳能热水器原理

　　太阳能热水器是利用太阳光能转化为热能的热水器产品，可以将水从低温度加热到高温度，来满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，目前真空管式太阳能热水器为主，占据国内95％的市场份额。下面再来详细介绍下太阳能热水器原理。

　　太阳能热水器构成

　　太阳能集热器：系统中集热元件，其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼。集热器是太阳能热水器的关键部件，其结构与保温瓶相仿，两者在夹层中都抽成真空，能降低对外传热散失。两者都有涂层，但保温瓶内胆外璧涂的是反射材料，以防止热辐射散失热量。而真空管集热器内管涂的是选择性吸收层，能最大限度地吸收太阳热能。太阳能保温水箱：和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器，太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用，在寒冷的东北尤其重要。目前较好的保温方式是进口聚氨脂整体自动化发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

　　太阳能连接管道：将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要，热水管道必须做保温处理。太阳能控制系统：太阳能热水器控制系统显示水温、水位；全自动水位控制，当水位低于规定值报警并自动上水，上水到规定水位时自动停止上水；水位界于高低水位之间时，可以通过触摸键手动上水、停水；当水压不足时，自动控制增压泵投入工作，避免因水压不足导致上水失败；全自动的温度控制，禁止高温空晒后进水，可以防止真空管因突然注入冷水而爆裂。太阳能主机支架：支架：支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，抗风吹，耐老化，不生锈。材质一般为彩钢板或铝合金。

　　太阳能热水器原理解析

　　1、吸热过程

　　太阳辐射透过真空管的外管，被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水。管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。而平板式热水器，一般为分体式热水器，介质在集热板内因热虹吸自然循环，将太阳辐射在集热板的热量及时传送到水箱内，水箱内通过热交换（夹套或盘管）将热量传送给冷水。介质也可通过泵循环实现热量传递。

　　2、循环管路

　　家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力。真空管式太阳能热水器为直插式结构，热水通过重力作用提供动力。平板式太阳能热水器通过自来水的压力（称为顶水）提供动力。而太阳能集中供热系统均采用泵循环。由于太阳能热水器集热面积不大，考虑到热能损失，一般不采用管道循环。

　　3、顶水式使用过程

　　平板式太阳能热水器为顶水方式工作，真空管太阳能热水器也可实行顶水工作的方式，水箱内可以采用夹套或盘管方式。顶水工作的优点是供水压力为自来水压力，比自然重力式压力大，尤其是安装高度不高时，其特点是使用过程中水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。顶水工作方式的太阳能热水器比重力式热水器成本大，价格高。

　　太阳能热水器对太阳能的利用

　　太阳能热水器对太阳能的利用主要是光热利用，它主要能够将太阳能的辐射能收集起来，通过和物质之间的相互作用转换成为热能进行利用。现在使用的最多的太阳能收集装置主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器这几种。经过对太阳能的利用，在未来也许还会利用太阳能进行发电，而我们的生活也继续朝向绿色生活而发展。