太阳能热水系统应用

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太阳能热水系统应用
摘要:太阳能取之不尽用之不竭,是洁净的绿色能源,太阳能热水器一次投资长期受益。

开发利用太阳能既可节约能源,为企业提高经济效益,又可减少常规能源的消耗和对环境的污染,有利于保持生态平衡,因此有巨大的经济效益和社会效益。

关键词:资源;热水系统;太阳能
1、太阳能知识
太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。

太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3.8×10kw的辐射值,其中20亿分之一到达地球大气层。

到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为8×10
kw。

20世纪以来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,对能源的需求量不断增长。

化石能源资源的有限性,以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。

从资源、环境、社会发展的需求看,开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。

太阳能热水器(也称太阳能热水系统),是利用高效吸热装置(太阳能集热器)吸收太阳辐射能,将冷水加热并储存于带有保温结构的水箱中,向用户提供热水的一种装置。

太阳能热水器是当今世界新能源利用中技术最成熟、最具有经济性、即安全,又环保的节能装置。

2、太阳能热水供应系统的优点
与常规热水供应系统相比,太阳能热水供应系统具有以下优势:资源丰富
太阳能数量巨大,且取之不尽用之不竭。

我国太阳能资源十分丰富,全国有2/3以上的地区,年辐射总量大于502万千焦/米2,年日照时数在2000小时以上。

技术日趋成熟
在国家重点扶持和科研、生产部门的不断努力下,国内太阳热水器生产已初具规模,部分产品已达到或超过国际先进水平,太阳热水器的产业化和产品质量的提高,为太阳热水器进入市场创造了条件。

良好的实用性
太阳能热水系统可实现连续供水,而且费用低于常规热水系统,为用户带来极大方便和实惠,可刺激用户用水,提高经济效益。

连续供水还可减少管道腐蚀,延长管道寿命,并保证水质清洁。

无以伦比的环境效益
太阳能是无污染能源,这是其它能源所无法比拟的,在环境污染日趋严重的今天,这一点尤为重要。

覆盖太阳能热水器的屋面可降低夏季顶层的室内温度,改善居住环境。

3、太阳能热水器工作原理
太阳能热水系统主要元件包括太阳能收集器、储存装置及循环管路三部分。

此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供
应无日照时使用。

依循环方式太阳能热水系统可分两种:(a)自然循环式:此种型式的储存箱置于收集器上方。

水在收集器中接受太阳幅射的加热,温度上升,造成收集器与储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此为热虹吸现象,促使水在水箱及收集器中自然流动。

由于密度差的关系,水流量与收集器的太阳能吸收量成正比。

此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。

(b)强制循环式:热水系统使水在收集器与储水箱之间循环。

当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。

水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。

若在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏等问题存在。

因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。

4、太阳能热水器的主要类型
⑴玻璃真空管集热器玻璃真空管集热器是把外表面涂有选择性吸收涂层的玻璃管封入同心的玻璃管内,然后将两管的间隔腔抽成真空并密封好,流体在内玻璃管里面流动并收集太阳能。

由于玻璃夹层中维持高度真空隔热,基本上可消除空气传导和对流的热损失。

只有当集热温度较高时,玻璃真空管集热器的效率才高于普通平板型集热器。

它的特点是集热温度高(可比环境温度高80℃),
集热时间长,耐气候性好,可供全年使用。

⑵热管太阳能热水器热管是一种新型的高效传热元件。

其管内热量的传递是靠工作液体的沸腾与凝结,因此单位横断面积的换热量很高。

同时,热管内部空间充满饱和蒸气,整根管子几乎是等温的,故热管可以在温差极小的情况下传递大量的热量。

热管太阳能热水器具有高效节能、升温迅速、使用方便等明显优势,特别适合于高寒地区、硬水质地区。

热管内无水,在使用中无炸管、烧管及低温冻裂的危险,使用安全可靠,维修率极低。

⑶平板型太阳热水器太阳辐射由透明盖板进入热水器内被吸热体吸收,而转变为热能,并通过与吸热相连的管道中的水进行热交换,使被加热的水达到要求的温度。

一般可获得40℃到70℃热水。

⑷闷晒型热水器是一类简易的家用热水器。

它们的特点是集热器和水箱组成一体,水不流动,定量的水被晒热后供使用。

因而结构简单,价格低廉。

5、太阳能热水器的优越性
随着世界范围内的环境意识和节能意识的普遍提高,太阳能热水器必将逐步替代电热水器和燃气热水器。

虽然太阳能热水器目前仍存在市场价格高、受季节和天气影响的不利因素,但太阳能热水器具有不耗能、安全性、无污染性等优势,而且随着技术的发展其经济性也逐渐显露出来。

下表为三种热水器的使用效益比较,从中可以看出,太阳能热水器具有较强的竞争力。

太阳能热水器、燃气热水器、电热水器效益对比
热水器类别真空管太阳能热水器
(按1.2米-15支计算)燃气热水器电热水器
装置投资 2200 900 1500
装置寿命(年) 15 7 10
每年使用月数12 12 12
年产热水(kg)(45°c以上) 35500 35500 35500
每年燃料动力费或电费(45°c水温)(元)/ 595 972 平均每人每次洗浴成本费用(按45°c、30kg热水计)(元)0.15 0.64 0.98
15年装置总投资(元)2200 1928 2250
不安全因素无有有
环境污染无有无
注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。