太阳能热水器工作原理及优点

太阳能热水器加热原理是利用冷水比热水比重大的原理，冷水经水箱底部进入到太阳能集热器阵列，太阳能集热板芯或真空集热管高效吸引太阳能辐射能量，使集热器中冷水加热，高温水由于比重变轻而向上移动，形成一个热虹吸现象，使温度较低的水不断流入集热器，温度较高的水经集热器上循环等回流入水箱，从而构成了太阳能热水器的一个自然循环系统。这种不断循环往复的过程中，整个水箱中的水不断升温，从而达到使用需要。



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可以忽略。影响平板式集热器板芯性能的主要因素，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。选择性吸收表面可以提高集热效率，但是市面上这类产品为了提高经济效益，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℃以上的温差就可以循环很好。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主要来自沿程阻力，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。在一定范围内，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。

太阳能热水器优点

　节能（节约开支）：对家庭讲采用太阳能热水器供热，可节省日常用于加热水的电费、气费90%，可减少家庭开支，对社会讲，可减少有限的能量资源的消耗。

环保：据计算，每台家用太阳能热水器在其使用15年的期间，将会减少由于燃煤向大气排放的二氧化碳26吨，一氧化碳136吨，粉尘1120吨，二氧化硫352吨，氮氢化合物908吨，这是一个不小的数字，所以，使用太阳能热水器是绿色环保的一个有效举措。

安全：目前大量使用的燃气热水器、电热水器均存在一个安全问题，每年由于使用热水器造成死亡事故都时有发生，并且随着用户的增加，这个数字还在增长，使用太阳能就不存在中毒和触电的隐患，安全可靠。