求太阳能热水器是怎样组成的？

【专家解说】：

太阳能热水器是怎样组成的

太阳能热水器按使用对象不同，其组成有简有繁。一台完整的太阳能热水器应有以下5个部分组成。
1．乎板集热器。它是将太阳的辐射能转变为热能，并向低温水传递热量，使之成为热水的关键部件，相当于快速式燃气热水器中的热交换器。 ’ ’
‘2．贮热器。它主要是存贮经集热器加热后的热水。酞热好、坏主要取决于保温层的保温性能，普及型太阳能热水器中一般采用聚苯乙烯发泡材料保温，高档太阳能热水器采用聚氨酯整体发泡材料。长年使用的太阳能热水器，在贮热器中设有辅助加热器。 ’ ‘
3．循环管路。这是用来连通集热器和贮热器水箱的管路装置，使热水器形成一个完整的循环加热系统’，它分为强制循环和自然循环2种i简单的太阳能热水器，棠热，、贮热在同一整体的2个平行的圆筒内完成4— ’’ 、 · ‘
生供水和热水出水系统。简单的普及型太阳能热水器，供(进)水、出水和贮水同步完成，相当于前制式快速式燃气热水器的用法。带有循环管路的热水器供水系统设有水位控制装置，能自动完成供水；热水位用相当于后制式快速式燃气热水器的方法，即开即用。热水器供给的热水，——般水温偏高，需采用冷水混合装置调节水温。
5．辅助装置。它包括集热器搁架、水位和水温测量装置及仪表、循环水泵、辅助加热器及其控制系统。

什么叫集热器?
在太阳能热水器中用来聚集太阳能的一种装置，也有人把它叫做光热转换器，使太阳光的辐射能转变为热能。集热器有2种形式。— 一种叫聚光式集热器，它是一个呈抢物面的凹面反射装置，利用装置的反射或折射来改变太阳光辐射的入射方向，将太阳光辐射聚集到面积小于入射面积数倍的吸热器上q‘吸热器可以是固定的亦可以是活动的，如饭锅、茶壶等；这类集热器可使吸热器达到较高的温度，用来烧开水和作为其他特殊用途的能源b但它只能聚集太阳光的直射辐射，难以甜用太阳光的漫射辐射。同时i聚光荣热器的光轴要平行于太阳始辐射，聚光器才能发挥作用，这对装置提出了?个需跟踪太阳的耍啪，相对增加了制造成本；；因此，在产般生活用的低温＜叨一肋田1太阳能热水器申不采用这种集热器。 1．：；，’另六种叫做平板集热器，它是☆种采光面积和服热板面积相等的集热器，可以收集太阳光直射和没射辐射，组热效率高t只要把它安装在屋顶朝南方向一定角度的位置上就可以了，不需跟踪太阳。因此具有结构简单、制造容易、使用维护方便的特点。：它广泛应用叼家庭和类似于家庭用途的太阳能热水器上。

平板集热器是怎样构成的?’ 平板集热器通常由盖板、吸热板、保温层、外层、循环回流接口等部分组成

1.盖板。其主要作用是使尽可能多的太阳辐射通过，防止吸热板辐射和对流的热损失，并防止灰尘和雨水进入影响吸热板的吸热性能。通常要求盖板的透过率大于o．7，一般选用钢化玻璃制成。
2．吸热板。它是集热器光热转换的心脏，其材料选用及制造工艺、截面形状和涂料为吸热板的三大要素，选用的材料有钢管板、镀锌钢管板、不锈钢钢管板、铜管板、非金属的钢化玻璃等。一般不选用铝材制作，因水质不好会出现腐蚀。吸热板的表面涂料要具有2个功能，即把尽可能多的太阳辐射热吸收进来，又尽可能把它表面的热量反射出去。器，则采用选择性涂料，它们有硫化铅半导体涂料，黑铬、黑镍电镀层等，这些材料的吸收率为0．93—0．65，发射率为o．1—0．3。
3．保温层。它主要用来减少集热器底部和四周的热损失，通常用聚苯乙烯和聚氨酯整体发泡制成，也有用硅酸盐玻璃棉和膨胀珍珠岩制成的。
4．外壳。它主要用来固定集热器的部件以及符合便于运输和安装的强度要求，有金属和非金属2种。

怎样评价平板集热器的性能?
平板集热器是太阳能热水器中的关键部件，它的性能好坏，对热水器起着决定性的作用，因此它既作为太阳能热水器整体的关键部件来研究，又作为单独部件来研究。开发高性能的平板集热器，是充分利用太阳能的一大内容。一般说，其造价是整个太阳能热水器的50％。性能的评价是按国家标准《乎板型太阳能集热器性能测试方法》(GB4721—84)进行测定。热性能一般以瞬时方式来表示：
V为集热器瞬时效率(无因次)；
广为集热器效率(无因次)；
Td为太阳光入射角为o时，盖板透过率与吸热率的有效乘积(无因次)s
y／‘为集热器总热损系数，单位为瓦，米—z，℃—1；
‘f为集热器内水的平均温度，单位为℃；
人为环境温度，单位为℃；
J为太阳光总辐射照度，单位为瓦／米’。
由公式中可见，吸热板的传热性能好坏是影响集热器瞬时效率的主要因素，并要求盖板透过率和吸热板的吸收率越大越好，相反要求热损系数越小越好。也就是说，制造平板集热器的吸热板传热性能要好、益板的透过率要大、吸热板涂料的吸收系数要大、反射系数要小、保温性能要好。
研究表明，不带盖板的平板集热器，在水温较高的情况下运行，瞬时效率很低，只适宜于夏天使用；普通管板式集热器，由于管板之间结合不很理想，传热效果较差，瞬时效率亦不很理想；扁管或扁盒式(又称为吹胀式)有较大的瞬时效率；玻璃真空管式集热器，在高温情况下工作，亦有很大的瞬时效率。

循环式太阳能热水器有哪几种型式?
循环式太阳能热水器一般分为强制循环式和自然循环式。
l。强制循环式太阳能热水器。这是在集热器和贮热器之间设有一个循环水泵相连接，以循环水泵为动力，将贮热器的水强制通过集热器来获取热量，再回到贮热器，不断循环，提高水温。这种热水器的优点是：贮热器的安装位置不受集热器安装位置的影响。贮热器中可安装辅助热源，以实现常年供应热水。不设辅助热源的热水器，循环泵的开、停受集热器水温控制；设辅助热源的，冷水补充和循环泵开、停亦由统一的控制电路控制。但这类热水器的结构较复杂、造价较高，目前国内家庭用的尚无商品化生产，主要生产一些大容量供集体用的强制循环太阳能热水器。
2．自然循环式太阳能热水器。这是由1个乎板集热器和1个贮热器连接成的热水器，依靠集热器水温变化产生的液位差，通过敷设在贮热器内高、低不同的管道，不断循环贮热器的水来提高水温。这类热水器适合于一般城市家庭使用，但它的200升以上的贮热器必须安装在乎板集热器的顶部，工作状态时的全部重量在300千克以上，给安装带来很多困难.

1．集热器。一般由2个集热面积为1平方米的平板集热板并列组成，2块集热板单独组成自然循环回路，以提高循环效率。为增大集热面积，平板集热器采用扁盒式结构为主，表面涂以吸收系数和发射系数相等的非选择性黑色涂料，除接近太阳辐射的表面外，衬垫保温材料保温，在离集热板接受辐射表面15毫米处覆盖透射率大于o．75的钢化玻璃。
2．贮热器。一个容积为200毫升的简体，内敷高、低不等的溢、进水循环管，高、低温热水取水管，浮球式水位控制器；外面用聚苯乙烯或聚氨酯整体发泡为保温材料，为了保证循环正常，贮热器要放在集热器的顶部，但它给热水器带来安装稳定性较差的缺点。
3。外壳。它有2个有一定强度的金属框架，用来安放贮热水器和集热器。装配时把它用8个螺栓连成一个整体，这样便于运输和安装。外壳底部留有自然排水口，以保证热水器在雨天不积水。
4．搁架。自然循环太阳能热水器与闷晒式双筒热水器不一样，它的工作重量在300千克以上，顶部要文承一个200千克以上的贮热器，故而必须有强度较好的金属搁架，一般用角钢焊接而成，外面涂以防锈漆，以防止锈蚀。如选购成品搁架，安装倾角可以根据不同的需要选定。
5，循环管路。为了防止金属的热胀冷缩而损坏设备，在集热器与贮热器循环管路之间的连接一般采用优质橡胶管或硅橡胶管软连接。
6．上、下水管路。其结构特点详见236页“循环式太阳能热水器的管路安装有什么要求?”

自然循环是这类太阳能热水器的基本特点。它的基本原理是利用水在不同的温度下的体积变化，在循环管于中产生朗液位差和循环进、出水管在贮热器内位置高、低所承受不同的水压，来完成贮热器中的低温水与集热器中高温水的不断循环，由于它的循环，除集热器吸收太阳热量外不加任何外力，故称自然循环。