太阳能热水器工作原理图 ： 一、 吸热过程 太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热 管内的水吸热后温度上升，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，同时通过下循环管不断补充温度较低的 水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度 。 现有的平板式集热器，基本上 都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的 热阻几乎能忽略。影响平板式集热器板芯性能的重要的因素，一是结构设计，二是表面 吸收涂层。设计良好的集热器的板芯肋片效率应该在 93%以上。集热器的板芯肋片效率 与板芯结构、表面处理以及集热器整体结构有关。集热器整体结构的影响可以用总传热 系数来描述，其影响程度与自身的几何尺寸（肋片厚度、材质）是一样。也就是说，在 同等效率的情况下，集热器热损小时板芯可以薄一些。选择性吸收表面能大大的提升集热效 率，但是市面上这类产品为了更好的提高经济效益，往往肋片较薄。用于热水器场合时，这类 产品的实际集热效果与选择性差一些（甚至没有选择性）但肋片厚一些的集热器不会有 太大的区别。 二、 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，设计良好的系统只 要有 5~6℃以上的温差就能循环很好。水循环管路管径及管路分布的合理性直接影响 到集热器的热交换效率。 多数情况下，自然循环家用热水器系统管路中的流态都可以视 为层流。 集热器内管路系统的阻力大多数来源于沿程阻力，局部阻力的影响要小得多，其中 支管的沿程阻力又比主管要大得多。当水温升高后，由于运动粘度减小，沿程阻力变小， 局部阻力的影响变大。在一些范围内，当主管管径不变时，加大支管管径，不仅沿程阻 力迅速减小，而且局部阻力也将跟着减小。一般地，支管的水力半径应在 10mm 以上。 当主管管径达到一定值以后，增加主管管径对减小系统阻力意义不大。 1 / 20 太阳能热水器工作原理图 三、 顶水式使用的过程 家用太阳能热水器的用水方式分为落水式和顶水式。落水使用方式不受自来水供水 影响，其缺点是使用的过程中水温先低后高，掌握不好的话易引起突然缺水的尴尬。顶 水方式则是水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。 在自来水有保证的情况下，推荐使用顶水方式。 家用太阳能热水器设计成顶水方式时， 必须对水箱里面结构可以进行合理的设计，以保证出水均匀，避免形成水路 “短路”或死角。使 用管路最好设计成能转换成落水式的连接方式， 在自来水压力不足或停水时应急用。 [编辑本段] 组成以及制造材料 太阳能热水器是由真空集热管、保温水箱、支架、连接管道等组成的。 全玻璃太阳能集热真空管 ◆ 集热器： 系统中的集热元件。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 时候。 目前中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。 结构分为外管、内管、选择性 吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。而国外成熟的集热器都是平板集热 器，平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收的优点，但由于较真空管集热器成本稍 高，国内生产的很多价格低的平板集热器性能确实不好，因此被国内主流太阳能厂家 歪曲了平板集热器的性能。但是平板集热器在太阳能行业的发展势不可挡，不是靠一些 厂家的误导就可以扼杀的。现在很多设计院的给排水设计师已经意识到了这样的一个问题。 全玻璃太阳能集热线 特硬玻璃制造，采用真空溅射选择性镀 膜工艺。可分为铝氮单靶镀膜工艺和铜、铝、不锈钢三靶镀膜工艺。 保温水箱 2 / 20 太阳能热水器工作原理图 ◆ 保温水箱： 储存热水的容器。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， 所以一定要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。 太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分所组成。 水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和抵抗腐蚀能力至关重要。市场上有不 锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏必然的联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。 太阳能支架 保温水箱要求保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，常规使用的寿命可长达 20 年以上。 ◆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。要求常规使用的寿命可达 20 年。 ◆ 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管道，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。管道质量一定要符合标准，保证有 10年 以上的常规使用的寿命。 [编辑本段] 优缺点 3 / 20 太阳能热水器工作原理图 清华阳光金刚系列 优点：安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以 太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用。 缺点：安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；维护 较麻烦，因太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，因此相对于电热水器和燃气 热水器比较难维护。 太阳能热水器工作原理 太阳能热水器是太阳能成果应用中的一大产业，它以环保、安全、节能、卫生等优 点，迅速赢得了众多购买的人的青睐，中国，是一个能源消耗大国，每年全国能耗约占全 世界能耗总量的 1∕3，而全国总能耗中，有 1∕3是来自建筑能耗。 “向屋顶要能源”，太阳 能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设 备。 使用性能优势 随着时下人们环保意识的慢慢地增加，慢慢的变多的消费者倾向于选择太阳能热水器，但很 多人对用这种产品又不是很了解。在这里，我们将太阳能热水器、电热水器和燃气热 水器的性能作一个粗略的比较。 一、热水产量方面 燃气热水器有 5升、7升、8升等不同的型号，是指在 1分钟内将水温升高 25℃时 所产的热水量，如果自来水的温度为 25℃，则每分钟可产 50℃的热水 5升、7升或 8升。 电热水器的标注则是 30 升、60 升、90 升等等，这是指电热水器的容水量，相当于 我们在电炉子上加一个水壶，这个水壶的盛水量是 30 升、60 升、90 升。拿一个 8升的 燃气热水器与一个 40 升的电热水器相比较， 8升的燃气热水器可连续不断地产生每分钟 4 / 20 太阳能热水器工作原理图 8升的热水，而电热水器需要间隔半小时加热一罐水。如果这一罐水用完，还要等半小 时左右。 太阳能热水器按照年平均气温 15.7℃、年日照时数 2014 小时、太阳总辐射总量年 均为 111.59 千卡／平方米计算，如果集热面积为 2平方米，年吸收太阳辐射能量为 9.3 7×106千焦，按把水温升高 35℃计算 （基础水温10℃），全年可提供生活用热水 （45℃） 53.5 吨，每人每次洗澡用热水约需 50 公斤，则全年可洗 1070 人次，平均每天可洗 2.9 3人次。 二、加热速度方面 目前生产的燃气热水器大多为快速热水器，不论何时，只要想用热水，打开燃 气阀和水龙头，热水就会流出来。而电热水器需要预先通电半小时左右，才能开始使用。 太阳能热水器在天气晴朗的时候使用更好，最理想的楼层在六至八层。 三、温度稳定性方面 燃气热水器由于是快速加热，并有调整温度装置，只要在使用开始时调到人体感觉 舒适的温度，而后就会从始至终保持在这一温度恒定地供应热水。 电热水器在使用时需要另外接一根冷水管兑入冷水，当罐内水不断流出，冷水不断 加入时，水温就会逐渐下降，直到全部是冷水。所以在使用时，需要不停地去调整冷热 水的比例。 太阳能热水器用起来暂时还不大方便，要上水，且不能保证时时有热水。 三、功率方面 燃气热水器的功率要比电热水器大很多， 拿一个 8升的燃气热水器和 40 升的电热水 器相比较，8升燃气热水器的功率相当于 16-17 千瓦，而40 升的电热水器一般为 3千瓦， 这也是为什么燃气热水器可连续供应热水的缘故。 那么，电热水器是否也可做成 16千瓦 的呢？这是不可能的，因为家用电表、电线都没办法承受。 四、价格这一块 8升的燃气热水器价格一般在 800 元以上，再加上安装费，大约在 1000 元以上，有 的甚至接近 2000 元。电热水器现在都在 500 元以上，加上安装费用，一般不到 1000 元。 太阳能热水器的价格都在 3000 元以上。 使用费方面，目前天然气每立方米为 1.7 元，每度电为 0.44 元，而太阳能热水器 仅耗水费。 五、安全性方面 燃气热水器的优点是加热快、出水量大、温度稳定、结水垢少、占地小、不受水量 控制。缺点是使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳以外，还有一氧化碳，如 果使用时关闭门窗，通风不良，一氧化碳会增加，严重时会发生中毒事故，但如果能正 确地了解这一点，使用时注意，也是很安全的；另外，燃气热水器启动水压高，有些住 高层的用户如果不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞、安排气扇等。 5 / 20 太阳能热水器工作原理图 电热水器的优点是能适应任何天气变化，普普通通的家庭可直接安装使用，长时间通电可 以大流量供热水；使用时不产生废气，所以从这一点上讲是既安全又卫生，目前市场上 销售的电热水器多数还带有防触电装置。缺点是体积大、占用室内空间大、易结水垢、 对电能浪费大，最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了产品容易结垢的问 题，但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦。 太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济，尤其是带辅助电加热功能的太阳 能热水器，它以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式，可全年全天候使用。缺点是安 装复杂，安装不当会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；因要安装在室外，维护 较麻烦。 [编辑本段] 技术发展 我们的祖国追溯历史在 1958 年，天津大学有 12.6 平米的太阳能浴室。到 1973 年世 界能源危机，寻求 可再次生产的能源 ，我国在上世纪 70 年代末起，加大研发与生产太阳能集热 器。1979 年前后我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器。清华大学运用电真空物理 的背景，坚持了下来。结构就是一个拉长的暖棚，只不过在内玻璃管上有一层选择性吸 收涂层。 清华大学的发明专利就是铝 —氮/铝太阳选择性吸收涂层，在世界上开创用单个铝阴 极通过磁控溅射制备红外低发射率低层、铝 —氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和淡化铝减 反膜三个部分。使用真空管的集热器可在严寒、低太阳辐射下利用，很适合多种气候。 这是一个选择性吸收涂层的结构，吸收层每层只有 10到30 个纳米，低发射层是到 150 纳米。 太阳能热利用产业的发展。在突破了太阳选择性吸收涂层的核心技术，通过产学研 结合，生产性能价格相对较好的介质。 2001 年到 2006 年太阳能热利用产业加快速度进行发展。 2006 年销售额近 300 亿元，提供 就业机会 60 多万个。中国太阳热水器 2005 年安装量为世界的 77%。真空管型约占世界 总产量的 90%以上，硼硅玻璃 3.3 年产量约占世界 70%，吸气剂约占世界 95%以上，年 约 1.9亿支线 亿支显像管用。大量显像管都在中国生产，吸气剂 也在中国生产。这三个方面我们已走在前面。形成配套的产业链。 3.3 的玻璃 30 万吨 其中用于线 万吨。真空管镀膜生产线 条及配套设备，生产能力为 2亿支， 装配约 2000 万平方米太阳能热水器，还有配套设备。一些骨干企业做了技术改造，提高 了企业的装备水平和条件。 [编辑本段] 市场分析 在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和我们正常的生活健康的今天，世界各 国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太 6 / 20 太阳能热水器工作原理图 阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。在太阳能产业的发展中， 太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，其产业化进程也较光伏电池、太阳 能发电等产业领先一步。但是目前市场还有待规范，花钱的那群人还有待培育，技术还有尚 须改进，因而对公司来说还有较大的成长空间。 中国的太阳能热利用技术探讨研究开发始于 20 世纪 70 年代末，其重点置于简单，价廉 的低温热利用的适用技术，如太阳能温室， 太阳灶，被动太阳房，太阳热水器，和太阳 干燥器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农 民生活起了积极的作用，并收到了实效。 20 世纪 80 年代太阳能热水器列入国家 “六五” 和“七五”科技攻关项目。主要的研发项目是高效平板太阳集热器和全玻璃线年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力 ——形成自行设计和配套的 集热管生产线是科技攻关的最杰出的成果。 2007 年，中国太阳能热水器产量的上涨的速度约为 30%，年产量达 2340 万㎡（163 80MWth），总保有量约为 10800 万㎡（75600MWth ）（太阳能热水器寿命按 10年计 算，1997 年前的保有量作废）。 2007 年，太阳能热水器市场销售额约为 320 亿元人民 币，产值亿元人民币以上的企业有 20 多家；2007 年，太阳能热水器的出口额增长约为 28%，6500 万美元左右，产品出口欧洲、美洲、非洲、东南亚等 50 多个国家和地区。 中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的 2倍，北美的 4倍，现在已经成为世界上最大的 太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场，并仍在以每年 20％-30％的速度递增。 但是中国太阳能热水器的生产企业有 5000 多家，除皇明、清华阳光、华扬、太阳雨、 力 诺瑞特等 10个全国性品牌因质量、 售后服务过硬而市场知名度较高外， 行业中存在着大 量纷繁芜杂的杂牌企业，这样的情况不利于行业的长远发展，这就要求政府部门进行规范， 加强监管引导。尽管市场现状不如人意，但未来市场发展的潜力仍看好。随国民经济发展和人民生活 水平的逐步的提升，居民对家庭室内热水的需求越来越强烈，中国太阳能热水器市场潜力 巨大， [编辑本段] 相关常识 基本知识 太阳能热水器有没有保持温度的功能？ 7 / 20 太阳能热水器工作原理图 副水箱式太阳能热水器 有保持温度的功能。太阳能热水器的真空玻璃集热管是双层玻璃构成，内表镀上热吸收层， 两层之间为真空，这样相当于一个拉长的保温瓶。热量只能进不能出，热水器水箱是采 用双层不锈钢板构成，中间是聚胺脂整体发泡的保温体，保持温度的作用十分明显，一般合格 的太阳能热水器每天温度下降在 5℃以内。 什么是普通太阳能热水器？什么是全天候太阳能热水器？什么是全自动太阳能热水 器？ 普通太阳能热水器就是最基本的热水器，在晴好天气可能出热水正常使用，但阴天 时如果储藏的热水用完了，就不能出热水了。全天候的热水器常备有电加热系统，当阴 天时打开电加热开关，就可以出热水了，阴雨天照样能使用。如果再配套一个小容量的 电热水效果更好。全自动太阳能热水器就能对热水顺顺利利地进行简单管理的热水器，装 有定时电加热装置和定时上水装置，这种热水器一般无须人专心管理，只要打开热水器 就可以出热水。热水器往往配有水位、水温显示器，使您对屋上的热水器的工作状态基 本了解，有的控制仪还有排空和循环功能使热水器更好使用。 太阳能热水器能达到多少度？ 我们是按照冬

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