太陽能熱水器工作原理

關(guān)于太陽能熱水器工作原理第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

太陽能熱水器是迄今為止人類利用太陽能工業(yè)產(chǎn)品中普及率最高的產(chǎn)品。普通太陽能熱水器主機(jī)由三部分組成：真空集熱管、保溫水箱和支架（如圖所示）。常用的配件有：上下水管、測控儀表、水閥開關(guān)等。一、真空管太陽能熱水器工作原理第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月1、集熱原理

系統(tǒng)中的集熱元件，功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。但和其它熱水器不同的是，太陽能集熱器是利用太陽的輻射熱能加熱冷水，故而加熱時(shí)間只能在有太陽光照射的白天。真空集熱管就像一個(gè)細(xì)長的暖瓶膽，內(nèi)外層之間為真空，常用尺寸有：1800mm×58mm、1500mm×47mm等。真空管內(nèi)管的外表面是特種材料涂層，可以有效吸收太陽輻射能。當(dāng)光子撞擊膜層的時(shí)候，光能轉(zhuǎn)化為熱能，并傳導(dǎo)給管內(nèi)的水，水溫便逐漸升高。

第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于冷水比重大、熱水比重小的原理，真空管和保溫水箱便形成了冷水向下，熱水向上的自然循環(huán)，使最熱的水循環(huán)到保溫水箱中。

2、循環(huán)原理第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

和其它保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器。因?yàn)樘柲軣崴髦荒馨滋旃ぷ鳎藗円话阍谕砩喜攀褂脽崴?，為了使白天生產(chǎn)的熱水在到晚上或隔天使用時(shí)保持一定的溫度，所以必須通過保溫水箱把熱水儲存起來。3、保溫儲存原理第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

1、水箱內(nèi)膽水箱內(nèi)是儲存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要，優(yōu)質(zhì)的選材應(yīng)是進(jìn)口SUS2B304板材，厚度在0.4mm—0.8mm之間不銹鋼板，氬氣保護(hù),高頻自動焊接,提高鋼板在各種水質(zhì)或各種環(huán)境耐腐蝕性能。

2、水箱保溫材料性能特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)：保溫材料的好壞直接關(guān)系著熱效率和晚間清晨的使用，在寒冷的東北尤其重要。目前較好的保溫方式是進(jìn)口聚氨脂保溫，若配料、工藝、環(huán)境、溫度不適，也會造成發(fā)泡不均或泡孔過大、工質(zhì)緩慢漏失保溫性逐漸下降的后果，這就需要廠家有專門的發(fā)泡機(jī)械、標(biāo)準(zhǔn)化模具和較高的工藝技術(shù)水平。另外，我們不僅要了解產(chǎn)品用材工藝、還要看廠家的機(jī)械設(shè)備、模具等有機(jī)成本的高低、質(zhì)量監(jiān)測的水準(zhǔn)。產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系消費(fèi)者的利益。聚氨酯保溫層厚度：50mm閉孔率:65.69％導(dǎo)熱數(shù):19.83mw/m.k，并經(jīng)過高溫熟化處理。

第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

保溫水箱是如何讓熱水長時(shí)間保持高溫、不隨夜晚和寒冬等外界溫度變化呢？如圖所示，保溫水箱有三部分組成：外膽、聚氨酯發(fā)泡層和不銹鋼內(nèi)膽，其中，聚氨酯發(fā)泡層負(fù)責(zé)太陽能熱水器的保溫。聚氨酯的保溫性能卓越，是目前國內(nèi)所有建材中導(dǎo)熱系數(shù)最低（≤0.024）、熱阻值最高的保溫材料。太陽能熱水器的發(fā)泡層厚度一般在50mm-70mm之間，實(shí)際保溫性能則取決于生產(chǎn)廠家的發(fā)泡機(jī)械、標(biāo)準(zhǔn)化模具和工藝技術(shù)水平。

第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月4、連接管道，上下水原理

將冷水輸送到符水箱進(jìn)入集熱器，再從保溫水箱內(nèi)把熱水輸送到人們使用熱水的通道。叫做連接管道，為使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路，必須設(shè)計(jì)合理、連接正確，循環(huán)管道對太陽能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有很高的質(zhì)量，保證15年以上的使用壽命。安裝時(shí)要求橫平豎直。給太陽能熱水器向上打水時(shí)，依靠的是自來水的水壓，沒有自來水或者不能24小時(shí)供自來水的用戶，就得依靠水泵或者增壓罐來給太陽能熱水器打水。

用水時(shí)，只要打開室內(nèi)的任何一個(gè)水龍頭，熱水器水箱內(nèi)的熱水便依靠自然落差的原理流出。第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽能熱水器工作原理圖

第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、平板式太陽能工作原理1、吸熱過程

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(gè)向上的動力，構(gòu)成一個(gè)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(shí)通過下循環(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?，F(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(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（甚至沒有選擇性）但肋片厚一些的集熱器不會有太大的區(qū)別。

第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月2、循環(huán)管路

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(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，增加主管管徑對減小系統(tǒng)阻力意義不大。第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月3、頂水式使用過程

家用太陽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水供水影響，其缺點(diǎn)是使用過程中水溫先低后高，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)，但是要求自來水保持供水能力。在自來水有保證的情況下，推薦使用頂水方式。家用太陽能熱水器設(shè)計(jì)成頂水方式時(shí)，必須對水箱內(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，在自來水壓力不足或停水時(shí)應(yīng)急用。第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)能環(huán)保

每平方米平板太陽能集熱器或5只真空管（∮58㎜×1800㎜）在一個(gè)正常日照日內(nèi)，可產(chǎn)生相當(dāng)于2.5度電的熱量，按這標(biāo)準(zhǔn)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤200公斤左右，可以減少700多公斤二氧化碳的排放量。太陽能熱水器的廣泛運(yùn)用，在省錢、方便我們的同時(shí)，也大大地改善了地球的環(huán)境污染狀況。第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

高頻焊是以固體電阻熱為能源。焊接時(shí)利用高頻電流在工件內(nèi)產(chǎn)生的電阻熱使工件焊接區(qū)表層加熱到熔化或接近的塑性狀態(tài)，隨即施加（或不施加）頂鍛力而實(shí)現(xiàn)金屬的結(jié)合。因此它是一種固相電阻焊方法。高頻焊具有下列特點(diǎn)：

1、由于電流高度集中于焊接區(qū)，加熱速度極快，因而焊接速度可高達(dá)150～200m/min。

2、因焊接速度快，焊件自冷作用強(qiáng)，故不僅熱影響區(qū)小，而且還