太阳能热水器的原理（太阳能热水器构造图与功能）

太阳能热水器的原理（太阳能热水器构造图与功能）

太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中对热水的使用需求。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。真空管式太阳能热水器为多数，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成。把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

太阳能热水器分类：

1、从集热部分来分可分为：真空玻璃管太阳能热水器和金属平板太阳能热水器。

真空玻璃管：是目前吸热效率最高的集热部分，优点不需要在集热部分在增加保温层，现在的真空玻璃管在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流，被大部分生产厂家采用。缺点体积比较庞大，管中容易集结水垢。

金属平板：传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。优点 外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担。

2、从结构上来分可分为：普通式太阳能热水器和分体式太阳能热水器。

普通式：将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水循环，使水箱中水温升高，是目前厂家都采用的。也是流行的最常规的。该类热水器只有顶层能用，除非顶层用户和你楼下的关系特铁，而且屋顶的面积是有限的。

分体式：解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器。分体式循环有2 种，一种靠水自然循环，热交换效率低，远远不能满足用水要求；一种靠泵循环热交换，解决自然循环效率低的问题，用泵循环，可以明显改善水的热交换。

3、从水箱受压来分可分为：承压式太阳能热水器和非承压是太阳能热水器。

承压式：无论哪种分体式热水器，都有一个致命缺点，必须用承压式水箱，是所有分体式热水器的基本思路，直接考验集热部分的密封性能；制造承压水箱成本极高，存在安全性问题，要求耐压7个大气；循环效果不是很理想。解决水的循环和用水时的方便性。

非承压式：目前装在屋顶的都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。安全性成本，使用寿命比承压式显著多。屋顶有限。

4、就其水流方向来分可分为：循环式，直流式和整体式太阳能热水器。

5、从接入方式来分可分为：按接入方式可分为：闷晒式、平板式、真空管式、热管式、分体式（壁挂式）｛按承压能力又可分为承压式和非承压式｝、嵌入式

1）闷晒式

工作原理：水箱通过玻璃直接照射加热，一面受热，其余保温。

优点：阳光利用率高，吸热效果好

缺点：经空气导热，热损耗高

2）平板式

原理：金属吸热，水热传递微循环

优点：集热效率非常高，经久耐用

缺点：密封性能差，热损失大，易受环境影响，冬天热效率低，不防冻。

3）真空管式

真空管：双层玻璃管，管内抽成真空，内管表面镀膜（提高阳光吸收率，反射小，利用率高，热传递效果好），真空管一端开口接水箱。

原理：真空管吸热，管内水受热通过热传递及冷热微循环至水箱中储存并保温。

优点：阳光利用率高，吸热效果好，热能损耗低

缺点：出现坏管、爆管情况，影响整机使用（实际使用中较少出现此现象）

4）热管式

原理：介质沸点低，在吸收太阳热能后，介质汽化上升，冷凝段置于水中。

在冷凝段受冷，传出热量，液化后下降至管下部继续受热，如此循环工作。

优点：热能利用高，不用担心爆管（热管为金属管，置于玻璃真空管内，真空管无水）

缺点：热管介质在使用一段时间后，会在冷凝段吸附，从而影响热传导，出不了热水。

5）分体式

原理：真空管内热管受热后，通过水箱内盘管冷却，循环工作。

优点：水箱位置随意摆放，可有效减少水管内滞留热水，热水利用率高，水管在室内杜绝冻管，不会受大风等灾害天气的影响。

缺点：造价高，售价高，实际太阳能利用率低。

（补：普通真空管热效率≥45%，壁挂式热效率≤28.5%）

实际使用热辅助加热，耗电量大。

非承压式的分体式太阳能热水器在使用热水时还需自己配置水泵。

6）嵌入式

原理：热水阀控制进水压力及流量，保证真空管正常工作。进水冷水顶出管内热水，保证用户使用热水。

优点：阳光利用率高，吸热效果好，保温时间长，热水传输无损耗。

6、细分的话，根据真空管的数量，可以分为15根管、18根管，20根管……24根管，30根管。

根据水箱容积，可以分为100L，120L，150L，200L，300L……等多个类别。

根据真空管的外径，可分为45管，58管，70管。

根据真空管的长度，可分为1米五管、一米八管，一米九管……

平板型根据集热器的构造，可以分为横管、竖管两大类。

根据水箱规格，可以分为：60L、80L、100L、120L等多个类别。

太阳能热水器工作原理：

1、吸热过程

真空管式太阳能热水器：太阳辐射透过真空管的外管，然后被集热镀膜吸收后沿内管壁传递到管内的水，此时水受热而温度逐渐升高，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。

平板式太阳能热水器：其中介质在集热板内因热虹吸自然循环，随后将太阳辐热量及时传送到水箱内，介质也可通过泵循环实现热量传递，因此就有源源不断的人能来保持水温的稳定。

2、循环管路

直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水是因为通过重力的作用而提供动力；然而平板式则通过自来水的压力提供动力。不过这两种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、系统工作

1）温差控制集热循环

集热器温测器和水温感应器置入在太阳能热水地暖系统中，能够很好地吸收太阳能辐射后，促使集热管温度上升，然后当集热器温度和水箱温度水温差到达△t设定值时，通过检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，然而水被加热后又再次回到水箱中，使水箱内的水达到设定的温度。

2）地暖管道循环系统

这个系统是增加热水循环泵作为不同点，然后通过控制器更好得控制地暖管道循环为工作原理。然后再通过当水温达到设定温度时，自动启动地暖循环泵，使高温水通过地暖盘管在室内循环，从而使室内温度不断提高。如果水箱水温开始低于某一设定值时，应当将地暖管道循环泵进行自动停止为最好的方式。

安装人员：人数≥2人。

准备工作：

1.准备施工工具。比如：螺丝刀、扳手、电钻等。

2.打开热水器包装，按照装箱单检查配件是否齐全。1）真空管数目齐全且是否完好；2）电加热是否完好；3）水箱箱体是否有凹痕；4）支撑辅件是否齐全；5）只能控制仪包装是否完好等。

安装支架：

1.安装位置选择。一般选择在屋顶，方向是坐北向南，正向南偏西5~10°，确保没有遮挡物。入户管线也应该减少，这样可以增加日照时间。

2.组装支架。安装时应当按照说明谁把前片和后片组装在一起，然后使用扳手上紧螺丝，无松动即可。再将安装前后片侧斜撑住，起到结构上的加固作用。

3.将水箱和真空管都安装完毕后，再进行检验所有的螺丝，再拧紧。

固定支架：

一般采用水泥墩、打膨胀螺栓亦或者是钢丝绳固定支架，当然需要更具自身屋顶的情况来选择最佳的固定方式。钢丝绳固定方法：把钢丝绳或大号钢筋套在前支架左右框及桶托左右u型环上，并用螺母拧紧，将连接好的四根钢丝绳或钢筋向热水器四角方向拉伸，在女儿墙或其它地方选择适当位置，钻孔按膨胀挂钩，将钢丝绳或钢筋与相应膨胀挂钩U型环牢固连接。

真空管道式太阳能热水器固定图：

平板式太阳能热水器固定图：

安装水箱：

1.电加热的安装。首先打开电加热口的防尘保温盖，松开里面的螺丝，然后将底部的塞撬开，检查内置密封胶圈，看它是否贴紧，随后将内置电热棒放入，贴紧后恢复，上紧螺栓。

2.先把水箱放在组装好的支架桶托上，将水箱与桶托用螺栓连接，拧紧架子与桶托连接螺母，使水箱两端与支架左右两端距离相等，真空管中心线与前支架平面平行，然后把硅胶密封圈放入内桶翻边孔内放平。

安装真空管：

1.管座的安装。先安装真空管管座，集热管的下部要安装，且将管座安装在支架的指定位置。

2.插管。先检查保温层水箱内胆套着的密封硅胶圈，然后检查真空管工艺尾角是否破损，接着检查像水银的涂层透明度，检查管口是否有加工毛刺、圆度。把真空管外密封胶圈逃入真空管约15cm，用肥皂水充分浸湿管口，右手把握真空管尾端，一是为了保护工艺尾角，二是便于插管用力。垂直管口方向插入真空管，用力均匀轻旋推入水箱，插入后退回管座，这样依次把所有真空管安装完毕。

接冷热水管：

1.进出水口缠住胶带，然后上好管件，链接太阳能专用管道；

2.电伴热带紧贴在管道外壁，用粘性扎带扎紧；

3.把传感器装在水箱商城水位仪孔，管道外侧用厚聚乙烯橡塑管做保温；

4.太阳能水箱上水由自来水接入。

接线：

1.电加热接线。红色线为火线，双色线为接地线，其余一根为零线。剥皮，露出2cm左右铜线，并套上热缩管，进行绝缘和防尘。然后把电源线与这三根线对色链接，接实接牢，从外侧用防水绝缘胶带统一缠好，避免短路。

2.电伴热带接线。在电伴热带的端口切一斜面，让它的两线的距离相对较远，避免链接短路。用绝缘胶带缠住使其充分绝缘，并将电伴热带的端头与管的端头对齐，用绝缘胶带固定在官道上，使其紧贴管壁。另一端为智能控制仪端子，若有增压水泵，水泵接线与电伴热并联链接。

安装智能控制仪：

1.定位。在室内侧墙上，打孔，然后插入塑料胀管，将测控仪的固定底座安装在墙面上；

2.传感器信号线与控制盒的信号线借口按照标记对接，插牢；

3.恒温混水电磁阀要水平安装，电磁阀的接线分别接入控制盒上的接线端子。

调试运行：

安装完毕，接通控制器电源，运行。如果没问题，则收拾工具，打扫卫生。最后计算、记录室内安装用件及数量，且同业主进行核实，如果无误，请用户签字认可。

安装注意事项：

1.单门独院安装最好。因为太阳能热水器自身体积较大，较占空间，所以单门独院安装热水器条件最好的。它可以产用外墙布管方式对每层卫生间进行热水管。水塔的高度应当比热水器水箱高一米以上，管材应采用保温控制管，热水器要固定好，要防止台风损坏的造成。

2.新居考虑细节。一般用户搬进新家后，首先就是考虑热水管额入口和出水管的出口，如果是选用电加热和带控制仪的用户还要确定开关或者控制仪的安放地点，以达到方便、安全、和谐的目的，室外安装地点一般由供应商与用户协商解决，届时应取得物业或者有关邻居的认同，即可开始安装。

3.管材选择。由于太阳能热水器内的水温最高可达95摄氏度以上，所以为了防止管材老化或者软化，应当选购优质的铝塑管为佳。尤其是不能使用聚苯乙烯保温材料，否则会使保温层产生很大的缝隙，最终导致严重收缩变形。

4.固定支架。太阳能安装的时候，一般采用水泥墩、打膨胀螺栓亦或者是钢丝绳固定支架，当然需要更具自身屋顶的情况来选择最佳的固定方式。

5.太阳板安装。如果将太阳能的反射板去除掉，那么整机的防风性能都会大幅度提高，而且在安装的时候，把它与屋顶牢固地固定住，同样能够抗住台风侵袭。还有就是在台风来临时，保证太阳能的水箱里面是满的，这样抗风性更强。

6.安装避雷措施。热水器安装前，应先将楼顶热水器旁边的避雷针有效地加高，使其高出热水器顶部半米以上，同时热水器水箱必须有效接地；室内出水口必须与地线等电位连接；雷雨时不使用热水器。

太阳能热水器安装注意事项

1、管路设计要问清楚

哪个阀门做什么用、管路为什么这样设计等系列问题一定要问清楚。要保证冷热水不会窜管道。因为有的冷水管是不能进热水的，一般情况下加上一个逆止阀就能解决这个问题，另外在冷热水的进出口一定要加上总阀门，否则维修的时候会很麻烦。管路的设计要尽量节省空间，能走暗管最好不走明管。

2、室外管路保温

室外管路保温效果不好将会导致管路冻裂。现在很多人都采用电热带防止室外管路被冻裂，冬天通上电源就可以保证管路不冻，但这种做法的缺点是费电。其实，可以加上智能控制系统，只在需要的时候通电，而不是长期通电。

3、屋顶安装方向

太阳能热水器安装在屋顶时须选择正南方向，前方120°范围内最好没有高大的树木、建筑物和其他遮挡物，以防阳光遮挡。另外，设计管路时应考虑保温并避免室外用水管路太长。

4、热水器固定

热水器主机一般都安装在房顶或其他高处，所以热水器的固定是个很关键的步骤，一定要严格操作，还要定期检查固定情况，防止事故的发生。

5、避免空晒

在安装结束后，第一次上水必须在早晨或晚上，防止因空晒使得真空管温度很高，在这种情况下，突然进冷水将会造成“炸管”。水箱内的水要保持一定的量，避免空晒，影响玻璃太阳能热水器管道寿命。