太陽能工作原理

1、太陽能太陽能是指太陽的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。什么是太陽能？它是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。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。太陽能主要分為：光伏和光熱。光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料（例如硅）制成的固體光伏電池組成。光伏板組件可以產(chǎn)生電能。它安裝比較廣泛，天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一

2、部分。光熱指太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。太陽能的基本特點：優(yōu)點（1）普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋， 無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，便于采集，且無須開采和運輸。（2）無害：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。（3）巨大：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。（4）長久：根據(jù)太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。缺點（1）分散性

3、：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1/5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。（2）不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及天氣等隨機因素的影響。所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。

4、 （3）效率低和成本高：太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，現(xiàn)在的實驗室利用效率也不超過30%，總的來說，經(jīng)濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟性的制約。光熱利用光熱利用：它的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器（槽式、碟式和塔式）等4種。通常根據(jù)所能達到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（<200）?、中溫利用（2008

5、00）?s和高溫利用（>800）。太陽能熱水器太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，其中主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關(guān)零配件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠真空集熱管，真空集熱管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。發(fā)展史：在我國可追溯歷史在1958年，天津大學(xué)有12.6平米的太陽能浴室。到1973年世界能源危機，尋求可再生能源，我國在上世紀(jì)70年代末起，加大

6、研發(fā)與生產(chǎn)太陽能集熱器。1979年前后我國迎頭研發(fā)全玻璃真空管集熱器。發(fā)明專利就是鋁氮/鋁太陽選擇性吸收涂層，在世界上開創(chuàng)用單個鋁陰極通過磁控濺射制備紅外低發(fā)射率低層、鋁氮化鋁吸收太陽光的陶瓷薄膜和淡化鋁減反膜三個部分。2001年到2006年太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。技術(shù)達到成熟化。中國太陽熱水器2005年安裝量為世界的77%。真空管型約占世界總產(chǎn)量的90%以上，硼硅玻璃3.3年產(chǎn)量約占世界70%，吸氣劑約占世界95%以上，年約1.9億支真空集熱管用，年約0.9億支顯像管用。工作原理陽光穿過吸熱管的第一層玻璃照到第二層玻璃的黑色吸熱層上，將太陽光能的熱量吸收，由于兩層玻璃之間是真空隔熱的，傳熱

7、將大大減?。ㄝ椛鋫鳠崛匀淮嬖?，但沒有了熱傳導(dǎo)和熱對流），絕大部分熱量只能傳給玻璃管里面的水，使玻璃管內(nèi)的水加熱，加熱的水便輕沿著玻璃管受熱面往上進入保溫儲水桶，桶內(nèi)溫度相對較低的水沿著玻璃管背光面進入玻璃管補充，如此不斷循環(huán)，使保溫儲水桶內(nèi)的水不斷加熱，從而達到熱水的目的。太陽能熱水器的構(gòu)造集熱器、保溫水箱、支架、連接管道、控制部件集熱器：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。太陽能集熱器利用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時間只能在太陽照射度達到一定值的時候。目前中國市場上最常見的是全玻璃太陽能真空集熱管。結(jié)構(gòu)分為外管、內(nèi)管，在內(nèi)管外壁鍍有選擇性吸收涂層。平板集熱器的集熱面板上鍍有黑

8、鉻等吸熱膜，金屬管焊接在集熱板上，平板集熱器較真空管集熱器成本稍高，尤其在高層住宅的陽臺式太陽能熱水器方面有獨特優(yōu)勢。全玻璃太陽能集熱真空管一般為高硼硅3.3特硬玻璃制造，選擇性吸熱膜采用真空濺射選擇性鍍膜工藝。保溫水箱儲存熱水的容器。通過集熱管采集的熱水必須通過保溫水箱儲存，防止熱量損失。太陽能熱水器的容量是指熱水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。對承壓式太陽能熱水器，其容量指可發(fā)生熱交換的介質(zhì)容量。太陽能熱水器保溫水箱由內(nèi)膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。水箱內(nèi)膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關(guān)重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質(zhì)。保溫層保溫材料的好壞直接關(guān)系著

9、保溫效果，在寒冷季節(jié)尤其重要。較好的保溫方式是聚氨脂整體發(fā)泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔。支架支撐集熱器與保溫水箱的架子。要求結(jié)構(gòu)牢固，穩(wěn)定性高，抗風(fēng)雪，耐老化，不生銹。材質(zhì)一般為不銹鋼、鋁合金或鋼材噴塑。連接管道太陽能熱水器是將冷水先進入蓄熱水箱，然后通過集熱器將熱量輸送到保溫水箱。蓄熱水箱與室內(nèi)冷、熱水管路相連，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。設(shè)計合理、連接正確的太陽能管道對太陽能系統(tǒng)是否能達到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。太陽能管道必須做保溫處理，北方寒冷地區(qū)需要在管道外壁鋪設(shè)伴熱帶，以保證用戶在寒冷冬季也能用上太陽能熱水?？刂撇考话慵?/p>

10、用太陽能熱水器需要自動或半自動運行，控制系統(tǒng)是不可少的，常用的控制器是自動上水、水滿斷水并顯示水溫和水位，帶電輔助加熱的太陽能熱水器還有漏電保護、防干燒等功能。市場上有手機短信控制的智能化太陽能熱水器，具有水溫水位查詢、故障報警、啟動上水、關(guān)閉上水、啟動電加熱等功能，方便了用戶。就其結(jié)構(gòu)來說，大體可分為以下幾類：1. 從集熱部分來分：1）玻璃真空管太陽能熱水器2）平板型太陽能熱水器3）陶瓷中空平板型太陽能熱水器2. 從結(jié)構(gòu)來分類：1）緊湊式太陽能熱水器2）分體式熱水器3. 從水箱受壓來分：1）承壓式太陽能熱水器2）非承壓式太陽能熱水器太陽能熱水器的優(yōu)點： 1、太陽能熱水器的節(jié)能效果明顯，可節(jié)省

11、電費成本。 2、太陽能是可再生能源，具有取不之盡，環(huán)保無污染的特點。 3、太陽能熱水器的溫度穩(wěn)定性較好，只要水箱中有熱水，就不會出現(xiàn)先熱后冷的現(xiàn)象。4、具有保溫功能。太陽能熱水器的缺點：1、 安裝復(fù)雜太陽能熱水器一般安裝在樓頂，日常維護麻煩。2、 太陽能熱水器對太陽光的依賴大，在陰天或冬天，制熱效果會即刻變差。3、 太陽能熱水器安裝在高處，必須保證其處在避雷針的保護范圍內(nèi)。4、 天氣時令對其影響較大，冬天溫度太低，容易把真空管凍裂。5、 內(nèi)膽容易出水洉、管道容易壞。6、 太陽能熱水器會出現(xiàn)脹破或抽癟現(xiàn)象制造材料太陽能熱水器是由集熱部件（真空管式為真空集熱管，平板式為平板集熱器）、保溫水箱、支架

12、、連接管道、控制部件等組成。一、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鞑煌氖?，太陽能集熱器利用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時間只能在太陽照射度達到一定值的時候。目前中國市場上最常見的是全玻璃太陽能真空集熱管。二、保溫水箱：儲存熱水的容器。太陽能熱水器保溫水箱由內(nèi)膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。水箱內(nèi)膽是儲存熱水的重要部分，其所用材料強度和耐腐蝕性至關(guān)重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質(zhì)。目前較好的保溫方式是聚氨脂整體發(fā)泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔。三、支架：支撐集熱器與保溫水箱的架子。要求結(jié)構(gòu)

13、牢固，穩(wěn)定性高，抗風(fēng)雪，耐老化，不生銹。材質(zhì)一般為不銹鋼、鋁合金或鋼材噴塑。四、太陽能熱水器是將冷水先進入蓄熱水箱，然后通過集熱器將熱量輸送到保溫水箱。蓄熱水箱與室內(nèi)冷、熱水管路相連，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。五、控制部件：常用的控制器是自動上水、水滿斷水并顯示水溫和水位，帶電輔助加熱的太陽能熱水器還有漏電保護、防干燒等功能。市場需求:在全球能源形勢緊張、氣候變暖嚴(yán)重威脅經(jīng)濟發(fā)展和人們生活健康的今天，世界各國都在尋求新的能源替代戰(zhàn)略，以求得可持續(xù)發(fā)展和在日后的發(fā)展中獲取優(yōu)勢地位。太陽能以其清潔、源源不斷、安全等顯著優(yōu)勢，成為關(guān)注重點。目前我國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國和太陽能熱水

14、器市場，該產(chǎn)業(yè)也成為我國唯一在生產(chǎn)能力和利用規(guī)模上處于世界領(lǐng)先水平的可再生能源產(chǎn)業(yè)。注意問題1、注意上水時間。2根據(jù)天氣情況，決定上水量，保證洗浴時適當(dāng)?shù)乃疁亍?定期檢查熱水器的管道，排氣孔等元件是否正常工作。4大氣污染嚴(yán)重或風(fēng)沙大、干燥地區(qū)定期沖洗真空管。5熱水器安裝后，非專業(yè)人員不要輕易挪動、裝卸整機，以免損壞關(guān)鍵元件。太陽能熱水器提高水溫度吸收的熱量怎么算某太陽能熱水器,容積200L,集熱管采光面積2.9平方米,吸熱功率2000瓦,真空管為直徑58毫米,長度1800毫米.若此熱水器裝滿20攝氏度的冷水,要使水溫升高到50攝氏度,需吸收的熱量是多少?Q=CMt=4.2X103X(200X1

15、0-3X1.0X103)X(50-30)J=2.52x107J太陽能熱水系統(tǒng)施工注意事項0引言 隨著太陽能熱水系統(tǒng)的普及，有關(guān)太陽能熱水系統(tǒng)的施工日益增多，施工質(zhì)量的好壞，直接影響到系統(tǒng)的運行效果和使用壽命，本文就太陽能熱水系統(tǒng)實際施工中常見的注意事項進行總結(jié)，目的在于在減少問題，提高質(zhì)量。1施工準(zhǔn)備 現(xiàn)場勘測是施工準(zhǔn)備階段的重要內(nèi)容之一，也是對設(shè)計方案二次深化的前提。有些項目在設(shè)計時已進行現(xiàn)場勘測，但施工前的現(xiàn)場勘測有所變化，太陽能熱水系統(tǒng)現(xiàn)場勘測需要注意以下幾點：1. 核對需安裝房屋的方位、結(jié)構(gòu)，屋頂實際尺寸；2. 對水箱等大型設(shè)備放置空間位置及屋頂承重進行重新復(fù)核和風(fēng)載計算，必要時需設(shè)計

16、可靠的防風(fēng)措施；3. 水源位置，水壓情況；4. 電源位置及負(fù)荷；5. 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，考慮管道走向，對設(shè)計圖紙進行優(yōu)化處理；6. 結(jié)合現(xiàn)場考慮材料進場路線，以及水箱等大型設(shè)備的吊裝。另外，應(yīng)注意做好與施工隊的技術(shù)交流，使施工人員對工程特點、技術(shù)質(zhì)量要求、施工方法與措施以及安全等進行詳細(xì)的了解，以便科學(xué)地組織施工，避免技術(shù)質(zhì)量等事故的發(fā)生。2施工階段 2.1太陽能集熱器安裝1）集熱器定位擺放太陽能集熱器應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求的方位安裝，并使用指南針來確定方位。一般全年使用的太陽能熱水系統(tǒng)傾角為當(dāng)?shù)鼐暥龋緸楫?dāng)?shù)鼐暥仍黾?0°，夏季為當(dāng)季緯度減少10°。2）集熱器支架基座為了把

17、集熱器基座與建筑主體結(jié)構(gòu)連接牢固，一般采用預(yù)埋件加細(xì)石混凝土填搗密實的基座形式。鋼基座及混凝土基座頂面的預(yù)埋件，在太陽能熱水系統(tǒng)安裝前要注意涂防腐材料。若集熱器支架基礎(chǔ)破壞了屋頂原有防水層，還需做防水處理。支架基礎(chǔ)一般施工方法如圖1所示。3）太陽能集熱器支架集熱器支架在混凝土基礎(chǔ)上安裝時，要注意先按圖紙和集熱器實物，對土建施工的基礎(chǔ)進行核對，檢查基礎(chǔ)標(biāo)高和坐標(biāo)位置是否正確。安裝時擺放平正，支架要穩(wěn)定牢固，相同部位連接件的堅固程度應(yīng)一致。施工時需按照GB 50212建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范和GB 50224建筑防腐蝕工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)的要求操作。4）集熱器的安裝集熱器安裝傾角誤差一般為&#

18、177;3°，擺放應(yīng)平穩(wěn)、整齊。2.2關(guān)鍵設(shè)備安裝 1）水泵安裝時需按照廠家規(guī)定的方式進行，并符合GB 50275壓縮機、風(fēng)機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范的要求。水泵安裝時不宜疊起安裝，大部分水泵沒有吸程，疊起安裝時，水泵前后管道容易積氣，形成水阻，導(dǎo)致水泵的揚程降低。水泵應(yīng)注意做好減振降噪措施，水泵的輸入管道和輸出管道安裝應(yīng)有各自支架，使水泵不直接承受管道重量。安裝在室外的水泵，需設(shè)有遮雨擋雪措施，結(jié)冰地區(qū)須采取防凍措施。2）保溫水箱安裝位置應(yīng)按設(shè)計要求，與底座固定牢靠。保溫水箱內(nèi)箱均需做接地處理，接地要符合GB-50169電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范要求。保溫水箱和支架間

19、最好有隔熱墊，防止直接剛性連接而增加熱損。3）電控柜盡量安裝在樓梯間等室內(nèi)位置，安裝在室外時，要做好防雨、防蟲、防雷等設(shè)施，并做好可靠接地。2.3管道安裝 1）管道做吊頂時應(yīng)考慮吊頂高度，相應(yīng)的管道吊架長度要做好設(shè)計，不能出現(xiàn)過長導(dǎo)致返工的現(xiàn)象。2）PPR 管與小口徑金屬管或衛(wèi)生器具金屬配件一般采用螺紋連接，宜使用帶銅內(nèi)絲或外絲嵌件的PPR 過渡接頭。3）外露的卡壓不銹鋼管接口注意做好防護，可用透明膠帶纏繞。4）設(shè)備機房內(nèi)的管道注意不宜采用塑料熱水管。5）采用不同材質(zhì)的管材時，應(yīng)注意防止不同電動勢材料連接可能引起的電化學(xué)腐蝕。6）陽臺壁掛系統(tǒng)集熱回路可采用紫銅盤管連接，管口采用擴喇叭口形式，保

20、證自然循環(huán)的安裝坡度不小于10°，且不能有反坡。7）以乙二醇為防凍液主要成分的防凍系統(tǒng)中，乙二醇會與鋅發(fā)生不良反應(yīng)，不宜采用鍍鋅鋼管。8）承壓管路和設(shè)備應(yīng)做水壓試驗；非承壓管路和設(shè)備應(yīng)做灌水試驗。試驗方法應(yīng)符合民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。9）管路保溫注意在系統(tǒng)檢漏及試運行合格后進行。采用自控溫電熱帶防凍系統(tǒng)，應(yīng)先將自控溫電熱帶按制造廠家的要求安裝后再做保溫。2.4其他1）電磁閥水平安裝，閥前加裝細(xì)網(wǎng)過濾器，閥后加裝調(diào)壓作用明顯的截止閥。2）在循環(huán)管路中，易發(fā)生氣塞的位置應(yīng)設(shè)有吸氣閥；當(dāng)采用防凍液作為傳熱工質(zhì)時，宜采用手動排氣閥。3）電磁閥選型主要依據(jù)為電磁閥口徑、介質(zhì)溫

21、度、結(jié)構(gòu)型式。電磁閥口徑一般按所安裝位置管道口徑選取，耐溫要符合工作要求，結(jié)構(gòu)形式根據(jù)電磁閥工作方式選取。4）熱水系統(tǒng)防雷施工保證系統(tǒng)設(shè)備、管道及金屬支架按設(shè)計要求可靠接地，接地導(dǎo)體搭接位置宜采用雙面焊接，焊接后做好防腐處理。防雷接地主要采用接地導(dǎo)體與建筑樓面現(xiàn)有避雷均壓環(huán)連接，各設(shè)備或金屬支架采取就近連接原則，集熱器各排支架可全部連接在一起后與建筑均壓環(huán)連接，每排集熱器連接節(jié)點不宜少于2 個，系統(tǒng)金屬部件與均壓環(huán)間的連接電阻不大于0.03。5）集熱器安裝后，要注意防止空曬和悶曬，長時間的空曬或悶曬會加速集熱器的老化，影響使用壽命。6）施工時要注意物料的保管儲存，同時也要做好施工中的檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。3結(jié)語 施工質(zhì)量的好壞，可以衡量一個企業(yè)工程技術(shù)和管理能力，做好施工質(zhì)量可減少系統(tǒng)維護成本，為企業(yè)增添口碑，塑造企業(yè)品牌形象。本文根據(jù)實際工程經(jīng)驗，總結(jié)太陽能熱水系統(tǒng)施工中常見的注意事項，希望對施工單位有所幫助，提高施工質(zhì)量。太陽能安裝條件有哪些?1、 安裝位置選擇2、 注意預(yù)留維修空間3、 管路：第一根管路的長度不