太阳能热水系统的结构特点

太阳能热水系统有哪些组成部分？~

太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。
太阳能热水系统的分类以加热循环方式可分为：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水系统、储置式太阳能热水器等三种。
主机部分为水箱、支架、真空管这三个部分组成。
但是整体的来说，光太阳能热水器主机这一部分就只是一个半成品，还有一部分应该是配件部分包含了控制系统、电加热和管路部分。

1、设计：由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。
2、构造：由集热器、保温水箱、支架、连接管道、控制部件等部件。
3、工作原理：阳光穿过吸热管的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上，将太阳光能的热量吸收，由于两层玻璃之间是真空隔热的，传热将大大减小（辐射传热仍然存在，但没有了热传导和热对流），绝大部分热量只能传给玻璃管里面的水，使玻璃管内的水加热。
加热的水便轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，从而达到热水的目的。

扩展资料
热水器安装后。非专业人员不要轻易挪动、装卸整机，以免损坏关键元件。太阳能热水器构造是太阳能热利用的一种，整个热水器包括集热部分、贮热部分、支架部分。
判别集热部分的优劣最主要根据是集热元件的吸收率和发散率，这与材料和制作工艺有关。
真空管式太阳能热水器构造特点主要有储水箱、集热管(真空管)、支架三部分组成。储水箱的外观为一个留有多个插孔的圆柱形物体，箱体由内外两层金属材料中间夹带体温层组成。
它的作用为储水用，真空管象一个被拉长的热水壶内胆，由一大一小两支玻璃管套合而成，外层为透明，内层为涂有光谱选择性的吸收涂层，内外管之间抽成直空，它是太阳能热水器的核心，用于最大限度地吸收太阳光辐射后的热能。支架支撑着整台太阳能热水器，用于固定储水箱和真空管。
注意上水时间。根据天气情况，决定上水量，保证洗浴时适当的水温。定期检查热水器的管道、排气孔等元件是否正常工作。大气污染严重或风沙大、干燥地区定期冲洗真空管。
参考资料来源：百度百科-太阳能热水器

系统组成：真空管集热器、可连接水箱、可调整支架、换热器。
无动力循环即热式太阳能热水系统运行原理：真空管内的水遇到阳光辐射后，开始升温，管内的水升温后密度变小，自然循环到水箱内，逐步把水箱内的水加热，升温后的水储存在具有聚氨酯发泡保温的的水箱内。室内冷水经过水箱内固定好的波纹管流道流过，把带有压力的自来水温升到几乎与水箱内水温相同的温度（温差小于2度）流出。从而获得稳定、有压力的、洁净的热水。 自然循环太阳能热水系统是依靠集热器和储水箱中的温差，形成系统的热虹吸压头，使水在系统中循环；与此同时，将集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。
系统运行过程中，集热器内的水受太阳能辐射能加热，温度升高，密度降低，加热后的水在集热器内逐步上升，从集热器的上循环管进入储水箱的上部；与此同时，储水箱底部的冷水由下循环管流入集热器的底部；这样经过一段时间后，储水箱中的水形成明显的温度分层，上层水首先达到可使用的温度，直至整个储水箱的水都可以使用。
用热水时，有两种取热水的方法。一种是有补水箱，由补水箱向储水箱底部补充冷水，将储水箱上层热水顶出使用，其水位由补水箱内的浮球阀控制，有时称这种方法为顶水法；另一种是无补水箱，热水依靠本身重力从储水箱底部落下使用，有时称这种方法为落水法。 强制循环太阳能热水系统是在集热器和储水箱之间管路上设置水泵，作为系统中水的循环动力；与此同时，集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。
系统运行过程中，循环泵的启动和关闭必须要有控制，否则既浪费电能又损失热能。通常温差控制较为普及，有时还同时应用温差控制和光电控制两种。
温差控制是利用集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差来控制循环泵的运行。
早晨日出后，集热器内的水受太阳辐射能加热，温度逐步升高，一旦集热器出口处温和贮水箱底部水温之间的温差达到设定值（一般8~10℃）时，温差控制器给出信号，启动循环泵，系统开始运行；遇到云遮日或下午日落前，太阳辐照度降低，集热器温度逐步下降，一旦集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差达到另一设定值（一般3~4℃）时，温差控制器给出信号，关闭循环泵，系统停止运行。
用热水时，同样有两种取热水的方法：顶水法和落水法。
顶水法是向贮水箱底部补充冷水（自来水），将贮水箱上层热水顶出使用；落水法是依靠热水本身重力从贮水箱底部落下使用。在强制循环条件下，由于贮水箱内的水得到充分的混合，不出现明显的温度分层，所以顶水法和落水法都一开始就可以取到热水。顶水法与落水法相比，其优点是热水在压力下的喷淋可提高使用者的舒适度，而且不必考虑向贮水箱补水的问题；缺点也是从贮水箱底部进入的冷水会与贮水箱内的热水掺混。落水法的优点是没有冷热水的掺混，但缺点是热水靠重力落下而影响使用者的舒适度，而且必须每天考虑向贮水箱补水的问题。
在双回路的强制循环系统中，换热器既可以是置于贮水箱内的浸没式换热器，也可以是置于贮水箱外的板式换热器。板式换热器与浸没式换热器相比，有许多优点：其一，板式换热器的换热面积大，传热温差小，对系统效率影响少；其二，板式换热器设置在系统管路之中，灵活性较大，便于系统设计布置；其三，板式换热器已商品化、标准化，质量容易保证，可靠性好。
强制循环系统可适用于大、中、小型各种规模的太阳能热水系统。 直流式太阳能热水系统是使水一次通过集热器就被加热到所需的温度，被加热的热水陆续进入贮水箱中。
系统运行过程中，为了得到温度符合用户要求的热水，通常采用定温放水的方法。集热器进口管与自来水管连接。集热器内的水受太阳辐射能加热后，温度逐步升高。在集热器出口处安装测温元件，通过温度控制器，控制安装在集热器进口管理上电动阀的开度，根据集热器出口温度来调节集热器进口水流量，使出口水温始终保持恒定。这种系统运行的可靠性取决于变流量电动阀和控制器的工作质量。
有些系统为了避免对电动阀和控制器提出苛刻的要求，将电动阀安装在集热器出口处，而且电动阀只有开启和关闭两种状态。当集热器出口温度达到某一设定值时，通过温度控制器，开启电动阀，热水从集热器出口注入贮水箱，与此同时冷水（自来水）补充进入集热器，直至集热器出口温度低于设定值时，关闭电动阀，然后重复上述过程。这种定温放水的方法虽然比较简单，但由于电动阀关闭有滞后现象，所以得到的热水温度会比设定值低一些。
直流式系统有许多优点：其一，与强制循环系统相比，不需要设置水泵；其二，与自然循环系统相比，贮水箱可以放在室内；其三，与循环系统相比，每天较早地得到可用热水，而且只要有一段见晴时刻，就可以得到一定量的可用热水；其四，容易实现冬季夜间系统排空防冻的设计。直流式系统的缺点是要求性能可靠的变流量电动阀和控制器，使系统复杂，投资增大。
直流式系统主要适用于大型太阳能热水系统。 在太阳能热水系统中，贮水箱是用于储存由太阳能集热器产生的热量，有时也称为“储热水箱”。利用液体（特别是水）进行储热，是各种热储存方式中理论和技术都最成熟、推广和应用最普遍的一种。通常希望所用液体除具有较大的比热容之外，还具有较高的沸点和较低的蒸气压，前者是避免发生相变（变为气态），后者则是为减小对储热容器产生的压力。在低温液态蓄热介质中，水是性能最好，因而也是最常使用的一种。
优点
①物理、化学和热水学性质很稳定，人们对它了解得十分清楚，使用技术最成熟；
②可以兼作蓄热介质和传热介质，在储热系统内可以免除热交换器；
③传热及液体特性相当好，在常用液体中，其比热容最大，热膨胀系数较小，黏滞性小，很适合于自然循环和强制循环；
④液态－气态平衡时的温度－压力关系十分关系十分适用于平板太阳能集热器；
⑤来源丰富，价格低廉。
缺点
①作为一种电解腐蚀性物质，所产生的氧气易于锈蚀金属，且对于大部分气体（特别是氧气）来说都是溶剂，因而对容器和管道容易产生腐蚀；
②凝固（结冰）时体积膨胀较大（达10%左右），易对容器和管道造成破坏；
③在中温以上（超过100℃），它的蒸气压随其热水温度的升高而指数增大，帮用水来储热，温度和压力都不能超过其临界点（373.0℃，2.2×10Pa），如就成本而言，储热温度为300℃时的成本比储热温度为200℃时的成本要高出2.75倍。
利用水作为蓄热介质时，可以选用不锈钢、搪瓷、塑料、铝合金、铜、铁、钢筋水泥、木材等各种材料制作储热容器，其形状可以是圆柱形、箱形和球形等，但应注意所用材料的防腐蚀性和耐久性。例如选用水泥和木材作为储热容器材料时，就必须考虑其热膨胀性，便防止因长久使用产生裂缝而漏水。
储热水箱储热水箱是一种既可以储热又可以蓄冷的装置。它是在给建筑物供应热水、供暖以及空调的系统中作为一个组成部件而发展起来的，主要用于调节能源与能耗之间的不平衡，以便提高系统的热利用效率及满足热负荷的需要。
储热水箱由于放热特性（完全压出流、完全混合流和部分混合流）、压力状态（敞开式和封闭式）、水箱数多少（单箱和多箱）、水箱的安装方式（立式或纵式和卧式或横式）、结构材料以及用途等的不同，可以分为各种不同的类型。下面仅就前两者进行重点介绍。 按照储热水箱的放热特性（或储热水箱内的混合特性），可以分为完全压出流、完全混合流和部分混合流三类。如以υ表示水流速度，L表示水箱长度，E表示混合扩散系数，则上述三类可以根据箱内水温的混合程度或混合特性M=υL/（2E）值的大小进行分类。
⑴完全压出流
或称活塞流，即水箱内的完全是活塞式流动，箱内存在冷热两个水域，二者的分界面十分清晰，表明几乎没有混合，这时可以认为E→0或M→∞。当储热水箱放热（冷）时，水流从底（顶）部进入，热量可以全部加以利用，这是一种理想状态，如图2-11所示。假定在储热水箱内盛有100L温度为80℃的热水，然后从底部进口A处缓慢地注入20℃的冷水，而在出口B处流出的则全部是80℃的热水。但当流出的水量风一超过100L，则水温立即降为20℃。
⑵完全混合流
水箱内的温度完全均匀一致，表明混合得非常充分，这时可以认为E→∞或M→0。通常情况下，这只有在储热水箱内安装强力搅拌机，当它一边搅拌一边缓慢地注入冷水时才有可能实现。开始时从出口B处流出的水温是80℃，然后随着时间的推移，水温按指数函数的形式降低，当流出水量刚好达到100L时，水温已降为80×e≈29.3℃左右。
⑶部分混合流
或称为温度分层流，表明水箱内的温度分布不均匀，出现分层情况，这是可以认为E值有限，即0<E<∞，因此M值也有限，0<M<；∞。在通常情况下，一般储热水箱内的情况大都如此。 按照储热水箱的压力状态，可以分为敞开式和封闭式两类。在通常的大气压力下，空间采取何种形式为宜，需视实际情况而定。
⑴敞开式
因水箱与大气相通，承受压力较小，但容易受酸性腐蚀，且由于氧气易溶于水，故对容器的耐腐蚀性要求较高；另外，系统所用消耗伯扬程也要求较高。一般多用于大型太阳能系统。
⑵封闭式
因水箱内充满水，故上方应设置膨胀箱，以避免将储热水箱破坏。其优点是配管系统简单，所需水泵的扬程较小，因而循环泵消耗的动力较少；其缺点是所承受的静压力比较大，对储热水箱的耐压要求也比较高，因而耐压容器的设备费用较高。一般多用于小型太阳能系统。
实际应用中，建筑物的供热水系统和屋顶的储热水箱（与自然循环热水系统配套使用）大都是敞开式的；此外，利用基础梁的空间作为储热水箱以及使用混凝土制的单独储热水箱也都是敞开式的。相反，当系统运行温度在100℃以上时，除非采用特殊的传热介质，否则所用储热水箱必须是封闭的；此外，放置在地面上的强制循环热水系统的储热水箱也大都是封闭式的。
储热水箱的结构材料，敞开式的多用镀锌钢板、不锈钢和玻璃钢等，而封闭式的则多用搪瓷、不锈钢和玻璃钢等。
储热水箱的结构形式，多半采用圆筒形，一则易于加工，易于封闭，比较经济；二则放热性能较好，所形成的死水区域较小；三则具有较好的耐压性（在内压相同的情况下，作用在圆筒壁上的张力与半径成正比）。 ⑴热动态特性的主要参数
①储热水箱内死水区域的大小；
②由储热水箱内不同温度的水的混合程度所确定的混合特性M值的大小；
③储热材料内部所存在的温度梯度；
④热交换器的热容量；
⑤与储热水箱连接的管道系统的热容量；
⑥储热水箱本身以及与其相接触的周围环境的热容量（适用于埋在地下的储热水箱）。
对于利用水作为蓄热介质的储热水箱来说，因为不必使用热交换器，故可不考虑上列③④两项。
⑵影响热动态特性的因素
①水箱内流体的混合状况—在实际使用的储热水箱中，水流线有可能形成非完全活塞流的形式，这样不仅不能充分地储热，也会使所储存的热量不能得到完全的利用。
②水箱的结构和循环水量—主要是指水箱内隔板的数量和配置方式，连通管的数量、管径和设置位置，还有箱的形状和循环水量等。
③失热和得热—由于水箱本身具有围护结构表面，故不可避免地会有失热和得热。对于为削平瞬时用热高峰而设置的短期储热水箱来说，如果埋于地下又采取隔热措施，则对其热动态特性反而不利，因为土壤具有热容量，也能起到一定的储热作用。
④储热温度和取热温度—所谓储热温度，是指储热终了时水箱内的平均水温；所谓取热温度，则是指从水箱内取热时的出口水温。热量能否充分地加以利用以及整个储热水箱运行时间的长短，都与这两个温度的取法密切相关。 在使用储热水箱时，出口水温的变化状况对于热负荷来说是重要的。从理论上讲，可以通过求得箱内的水温分布情况来获得输入温度和输出温度（即通常所谓的进、出口温度）之间的函数关系。但这样做就必须应用三维的连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程来求解，步骤十分复杂，所需计算程序也很长。
在实际设计中，并不需要直接了解箱内的水温分布温度，而只需知道输入温度和输入热量随时间的变化情况，并能求得输出温度随时间变化的结果即可。主要使用的是“瞬态响应法”，即把整个水箱视作一个系统。如果假定输入和输出之间存在着线性关系（当进、出口水温相差不大时，即可近似地认为如此），则对于任何输入温度的变化，都可通过卷积积分求得其输出温度的变化。
总之，利用储热水箱作为热水、采暖及空调系统的小规模和短期储热装置，在太阳能热利用中起着重要的作用，并已取得了一系列的实际应用。如果需要进行大规模和跨季度长期储热，近二三十年来已有一些国家开始研究地下含水层作为有效的储热和节能措施。

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海曙区18560797965： 太阳能热水系统的特点有什么呢? ？
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海曙区18560797965： 太阳能热水器由哪几部分构成?各个部分的特点是什么? - ？
岑竹优甲： 水箱为太阳热水器的储水装置,其由内胆、保温层、外壳组成.水箱内胆采用进口304不锈钢板经自动氩弧焊焊接加工制成,由于304不锈钢板含碳量低,因此焊缝质量高,不易锈蚀;45mm聚氨脂整体发泡形成的保温层,保证了太阳热水器的热...

海曙区18560797965： 谁能告诉我一些关于太阳能热水器具体的内部结构和工作原理? - ？
岑竹优甲： 太阳能热水器的内部结构是由真空集热管、保温水箱、支架、连接管道组成. 1、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...

海曙区18560797965： 太阳能供热水系统有什么特点? ？
岑竹优甲： 太阳能供热水系统为直接加热、热效率高,每户一套,系统设备最简单、不需要动力设备、维护简单.太阳能供热水系统可以满足个性化需求、根据建筑结构、用户需求,量身定做太阳能热水器,安装与建筑一体化结合,视觉效果整齐、美观,与建筑相得益彰.太阳能供热水系统针对未建建筑,根据建筑与太阳能热水器安装结合要求,设计安装预埋基础,与建筑同时施工既确保安装后效果美观又不破坏建筑防水层.

海曙区18560797965： 太阳能热水器系统的特点是什么呢? ？
岑竹优甲： 太阳能热水器系统可以安装在别墅住宅的朝南屋面上,也可以安装在别墅的庭院草坪上,及各种建筑物朝南的坡面上(太阳能集热器前上方无遮挡物),热水可以不受限制的发送到任何一个楼层使用,适用范围广,它采用工作方式强制循环(自动控制)工作方式,并且自动控温、承压出水,解决了长期以来太阳热水器人工操作的诸多不便.

海曙区18560797965： 太阳能热水系统的特点主要有哪些? ？
岑竹优甲： 5.具经济效益——正常的太阳能热水器是不易损坏,寿命至少在十年以上,甚至有到二十年的,因为基本热源为免费的太阳能,所以使用它十分符合经济成本效益.

海曙区18560797965： 太阳能热水系统的特点是什么? ？
岑竹优甲： 太阳能采暖系统是指以太阳能作为采暖系统的热源,利用太阳能集热器将太阳能转换成热能,供给建筑物冬季采暖和全年其他用热的系统.

海曙区18560797965： 太阳能热水系统的性能和特点主要包括哪些? ？
岑竹优甲： 太阳能热水系统既可提供生产和生活用热水,又可作为其他太阳能利用形式的冷热源 [1] ,是太阳热能应用发展中具经济价值、技术成熟且已商业化的一项应用产品.

海曙区18560797965： 太阳能热水器的安装结构和它的工作原理 - ？
岑竹优甲： 太阳能热水器的安装结构一般由吸热板芯、透明盖板、保温材料、贮热水箱以及外壳支架等五部分组成. 一、是吸热板芯 吸热板芯是吸收太阳辐射能量转变为热能,并向水传递热量的关键部件.吸热板芯的选用材料、结构形式和表面涂料的...

海曙区18560797965： 太阳能热水器热水循环有啥特点? ？
岑竹优甲： 太阳能热水器热水循环的特点1)由于太阳能热水器有着季节性特点,特别是在夏天产生的热水过量,整个系统的水温经常超过使用温度(60),甚至达到100,如使用时...