太阳能+地源热泵热水系统原理图

太阳能热水器的工作原理图、分类及安装方法太阳能热水器简介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。

太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图采暖供热原理：如图一所示，热泵主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成制冷回路，在制冷回路内充注制冷剂。

制冷压缩机通入三相交流电高速旋转，将低温低压制冷剂气体吸入压缩机，经压缩后变成高压高温气体，该高温高压气体经冷凝器被冷却水冷却，变成中压中温制冷剂液体，制冷剂液体经过膨胀阀节流减压后送入蒸发器，由于蒸发器连接在压缩机的吸气口上，压缩机不停的吸入蒸发器的制冷剂气体，使得进入蒸发器的大量制冷剂压力减低，制冷剂进一步大量蒸发。

由于蒸发器另一侧与地下水中水泵连接，所以当地下水大量流过蒸发器时，被蒸发的制冷剂带走大量的地下水中的热量（因为制冷剂蒸发过程，也就是制冷剂吸热的过程）。

地下水中含有大量的地球浅层土壤低温热量，这些低温热量通过地下水媒介被蒸发器中蒸发的制冷剂吸收提取变成制冷剂热量，被源源不断地吸入制冷压缩机。

经压缩机压缩之后，又变成为80-90℃ 的高温气体，这个高温气体在被冷凝器冷却的过程中，将大量的高温热量传给了冷凝器另一侧的采暖系统，80-90℃ 高温制冷剂气体被冷却的过程，也可以看作是将这些高温热量传递给冷却系统的过程，或者说是对采暖系统的加热过程，维持采暖系统水温在50-60℃， 通过风机盘管或暖气片负荷向空调房间供热。

综上所述，热泵机组是将电能通入压缩机，压缩机将电能变为高速旋转的机械能，机械能又通过压缩机将机械能变成为热能，压缩机输出的总热能=压缩机电功率+压缩机向地下水吸收的热能，而向井水中吸取的热能远远大于压缩机的电功率。

一般从井水中提取的热能是压缩机电功率产生热能的 4-5倍，所以热泵机组的能效比=输出热能（kw）/输入电功率 （kw）≈4.5左右。

而电锅炉的能效比=输出热能（kw）/输入功率（kw）≈0.9～0.98左右，从上面的对比可以看出热泵机组是节能环保设备，与电锅炉相比也同样是电采暖设备，只不过热泵比电锅炉更节省运行费用，理应得到电力部门大力推广的设备，最终受益的首先是电力部门，然后是用户，对环保、对电力部门、对全社会都是有很大好处的事。

太阳能热水器的工作原理图解与结构图解太阳能热水器具有安装使用方便、节能效果明显的优点，可以吸收太阳能辐射能，并且把能量转换成热能，从而产生热水的一种设备。

在家庭用热水、商业用热水、工业制造用热水等方面都有广泛的应用，下面小编就为大家介绍一下太阳能热水器的工作原理与结构图解。

太阳能热水器工作原理太阳能热水器工作原理图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。

太阳能热水器自然循环集热原理示意图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。

地源热泵一、概念1.什么是热泵热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。

热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。

由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。

在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。

2.什么是地源热泵地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。

地能热泵系统的介绍1.1地能概述人类赖以生存的地球蕴藏着丰富的各类矿产资源，同时它还是一个非常巨大的能量资源库。

以浅层地表为例，据调查地表以下5~10米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化，常年维持在15~17℃。

这样的温度相对于北京等的北方城市，冬季它比大气温度（5~-15℃）高，是可利用的低品位热源；夏季它比大气温度（25~40℃）低，是可利用的冷源。

地能热泵系统就是利用地层的冬暖夏凉的特性，通过提取和释放地层中的热量，实现冬季供暖和夏季制冷。

冬季通过输入1kW的电能，热泵机组可吸收2.5~3kW的地能，为建筑物提供3.5~4kW的热能；夏季通过输入1kW的电能，能为建筑物提供3.5~4kW的冷能。

而该项目技术成功的关键就在于如何从地层中提取和释放热能。

水源热泵和地源热泵都属于地能热泵的范畴，不同之处就在于它们提取和释放地能的方式不同。

1.2水源热泵和地源热泵1.2.1水源热泵系统水源热泵是通过抽取与地层同温度的地下水，机组与地下水换热后，地下水通过回灌井回灌到地层中。

根据系统负荷量及需水量的大小，地层的出水能力和回灌能力来设计抽水井和回灌井的数量。

：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。

三、顶水式使用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，其缺点是使用过程中水温先低后高，掌握不好的话容易造成突然缺水的尴尬。

太阳能热水器控制器原理图家用太阳能热水器方便、节能、无污染，应用广泛。

本文介绍的太阳能热水器辅助控制系统以单片机为核心，对储水箱水位、水温等进行检测和显示；水位过低时进行自动上水、水满自停,防止溢水；在无光照阴雨天或寒冷季节进行辅助电加热，且温度可由用户预置；在寒冷的冬季能对上水管道的水进行排空，防止管道冻裂;具有防漏电、防干烧等多种安全保护和声光报警功能。

一、系统结构太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示.在真空管太阳能热水器的保温储水箱内增加一个与电热水器类似的电热元件并固定在绝缘底座上，引出交流电源线入户，由辅助控制系统的继电器控制通断电.水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中,通过电缆线接入用户室内控制器.进行管道排空时，由控制系统关闭排空控制阀,打开热水开关和淋浴开关，将管道中的水放掉；用水时则打开排空控制阀。

系统自动上水时，通过单项电磁阀上水。

水流电开关用于检测淋浴开关是否打开、是否有水的流动，当淋浴开关打开用水时，系统自动停止上水、切断辅助电加热器的电源。

二控制系统组成太阳能热水器控制系统的组成如图2所示。

整个系统以AT89C51单片机为核心,对水温、水位等参数进行智能检测和显示，读取水流开关、排空阀门的状态，经键盘操作和单片机内部运算比较,控制相应得执行机构进行通、断电;进行防漏电、防干烧等保护，并进行相应得声光报警。

对水箱水温信号的检测采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20,它具有3引脚TO—92小体积封装形式，CPU只需一根端口线就能与DS18B20通信控制读取温度值。

水流开关信号的检测采用开关式传感器,其内部是一个霍尔开关，排空阀是一个带行程开关的球型阀，由5W交流伺服电机带动，每旋转90度输出一个开关信号,排空阀的开闭状态对应于该开关信号。

上水电磁阀采用12V直流单项电磁阀；辅助电加热体的通断电采用继电器控制；排空阀由36V（5W）交流伺服电机带动，由排空阀的开闭状态信号确定并通过继电器控制交流伺服电机电源通断电.三、控制软件设计主程序流程图如图3所示。

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公用工程设计Public Utilities Design【文章编号】 1007-9467 （2010 05-0079-03 ）太阳能 - 地埋管地源热泵的地板采暖及生活热水供应系统浅论余茂林（京兴国际工程管理公司,北京 100089 ）■张宇，【摘要】介绍了太阳能 - - 地埋管地源热泵在严寒地区联合使用的地板辐射采暖系统以及在冬暖夏热地区并联使用的热水供应系统。

分别介绍了二个系统的组成、运行模式、运行规实践证明该套系统是成功的，达到因地制宜和节能则及特点。

的目的。

太阳能; 地埋管地源热泵; 地板采暖; 热水系统; 运行【关键词】模式、规则及特点【中图分类号】TU833.+1 【文献标志码】 B1 所示。

该系统主要由四个子系组成，分别为太阳能集热系统，热泵机组、地埋管换热系统和地板辐射供暖通过板式换热器供冷系统。

各子系统均为闭环系统，进行换热。

膨胀水箱 P11 太阳能 - 地埋管地源热泵地板辐射采暖1. 1 太阳能 - 地埋管热泵供暖其优热性太阳能是一种清洁的可再生能源 , 取之不尽 , 用之不竭; 地表浅层是一个巨大的太阳能集热器 , 收集了 47% 的太阳辐射到地球上的热量 , 因此,浅层地热能也是一种无限的、清洁的可再生能源。

太阳辐射受到昼夜和阴雨天气等因素影响,具有间歇性和不稳定性,单独利用太阳能进行供暖需要很大的集热器面积,而且需要庞大的蓄热装置或备用热源.太阳能 - 地埋管地源热泵系统是将太阳能和浅层地热能相结合利用的一种系统形式,既利用了这两种清洁可再生能源,又能克服各自的缺点,这是比较完美的系统相结合的一种典范。

太阳能系统与地源热泵系统联合供热太阳能系统与地源热泵系统联合供热的原则是；以地源热泵系统为主，太阳能系统为辅助热源，但在运行控制上要优先采用太阳能，并加以充分利用。

在供热运行模式下，北区试验区域采用的散热器采暖系统与办公区域采用的地面辐射采暖系统串联运行，以提高太阳能的利用率。

（一）太阳集热系统北区采用140m2平板型太阳集热器，采用太阳能与建筑一体化技术，使太阳集热器与建筑完美结合。

本示范工程将太阳集热器设置在建筑的南立面上，与玻璃幕墙融为一体，这样既丰富了建筑的立面效果，又起到了利用太阳能的作用。

北区冬季热负荷大于夏季冷负荷，可以采用太阳能辅助供热，解决地下的热量不平衡问题，提高地源热泵系统的运行效率。

在北区，太阳能除冬季与地源热泵系统联合供热外，其它季节，在不供热时，采用季节性蓄热技术将热量储存在蓄热水池中，供冬季采暖使用。

（二）联合供热方案比较太阳能系统与地源热泵系统联合供热的方式有两种：并联和串联方式。

并联方式示意图如图1所示：图1 太阳能系统与地源热泵系统并联供热方式串联方式示意图如图2所示：并联运行模式与串联运行模式相比，存在以下弊端：（1）当太阳能系统与地源热泵系统同时运行时，系统的循环水量为两者之和，太阳能系统能否直接供热，直接影响系统的循环水量，进而影响热泵机组的可靠性。

（2）在并联运行模式下，当T g温度低于50℃时，太阳能不能被直接利用，只能去加热土壤，提高热泵机组蒸发器侧的温度。

而在串联模式下，当T g温度低于50℃，而高于40℃时，可以与地源热泵机组串联运行，充分提高地源热泵机组的COP值。

基于串联运行模式的优点，本示范工程采用串联运行模式。

其运行策略为：在供暖初始时，由于采用了季节性蓄热的技术，同时，在室外温度较高的情况下，采暖负荷较小，此时，经过太阳能加热后的供水温度T g较高，若温度高于50℃，则利用太阳能直接采暖；若供水温度低于48℃，并且高于40℃，则太阳能采暖系统与地源热泵系统串联运行，即经过太阳能加热后的水再经过地源热泵系统提升（达到50℃）后，供给末端。

太阳能热水器工作原理图太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的装置，其工作原理图如下所示。

1. 太阳能收集器太阳能收集器是太阳能热水器的核心部件，它负责将太阳能转化为热能。

太阳能收集器通常由一系列黑色吸热板组成，这些吸热板可以吸收太阳辐射的能量，并将其转化为热能。

2. 热水贮存装置热水贮存装置是太阳能热水器中用于储存热水的部件。

当太阳能收集器吸收到太阳能并将其转化为热能时，热水贮存装置会将热能传递给其中的水，使其升温。

热水贮存装置通常由一个绝热的水箱构成，以防止热能的散失。

3. 管道系统管道系统是太阳能热水器中用于传输热能的部件。

它连接太阳能收集器和热水贮存装置，将从太阳能收集器中吸收到的热能传递给热水贮存装置中的水。

管道系统通常由耐高温材料制成，以确保热能的传输效率。

4. 控制装置控制装置是太阳能热水器中用于控制热水温度和供水的部件。

它通常由温度传感器和电控开关组成。

温度传感器可以感知热水的温度，并将这些信息传递给电控开关。

电控开关根据温度传感器的反馈信号，控制水泵的运行和停止，以确保热水的温度在设定的范围内。

太阳能热水器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 吸收太阳能当太阳能热水器暴露在阳光下时，太阳能收集器会吸收太阳辐射的能量，将其转化为热能。

2. 传递热能吸热板中的热能会通过管道系统传递给热水贮存装置中的水。

热水贮存装置中的水会因此而升温。

3. 控制供水控制装置会根据热水的温度来控制水泵的运行和停止。

当热水温度低于设定值时，水泵会启动，将热水供应给使用者。

当热水温度达到设定值时，水泵会停止供水。

太阳能热水器的工作原理图展示了太阳能的利用过程，通过吸热板的吸热和热能传递，将太阳能转化为热水供应。

这种利用太阳能的方式不仅环保，还可以降低能源消耗和经济成本。

因此，太阳能热水器在现代家庭和一些工业领域中得到了广泛应用。

虽然太阳能热水器的工作原理图看起来相对简单，但其中涉及的热传导、温度控制等原理和技术并不简单。