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● 太阳能热水器最基本的原理是利用集热板收集太阳辐射能，加热冷水，使热水向上流动至上方储热水桶中，再透过热虹吸效应及比重梯度使冷水向下流动补充，形成循环。 ● 在太阳能热水器日照加热过程中，冷水(比重大)往下，热水(比重小)往上，形成循环水流。然后，再藉由热对流把传至水管管壁的能量传送给流经管内的液体，完成加热水温的工作。发生在流体和固体表面间的热传机制，称为热对流，其中包含了流体的能量储存、热传导、流体分子间的混合运动3种现象。热对流量正比于温差，对流的结果取决于对流热传系数，或称薄膜热传系数的大小，这又和流体种类、接触面的几何形式、表面状态、流速和流动状态(稳或紊态)等因素有关。流经附设于集热板上集水管路中的水，经所吸收太阳能加热后产生一个温度梯度，位置愈高，温度也愈高。反映在管内流水的密度上，就是形成一个随着位置上升而下降的比重梯度，导致较热的水(比重较小)经集水管路往置放在集热板上方的储热桶流动。而储热水桶内，也因水温差异形成比重梯度，底部较低温、较冷(密度较大)的水往下经输送管路流至集热器底部，形成一连续加热的自然循环模式，这模式称为「自然循环太阳能热水器」。若储热水桶的位置并非在集热器的上方，则须辅以帮浦加压，形成上述的循环加热系统，这方式称为「强制循环太阳能热水器」。通常这种热水器的集水管内水流速较快，因而集热效率较佳，且可顺应特殊屋顶环境或安装大型系统，但较耗电(帮浦需用电)。此外，因其管路长期处于加压状态，转接处或和集热器接缝处较可能漏水。发生在太阳能热水器上的热传机制，包含了所有的热传模式：热辐射、热传导和热对流。一般而言，集热板是选择较高热传导系数的物质，如铜、铝等金属，做为基板，并在上方涂装一层具高热辐射吸收率材质的近黑色薄膜，以利太阳热能的吸收。通常太阳能热水器都安装在室外空旷处(避免遮荫降低阳光的照射量)，为降低升温后的集热板因室外刮风所引起的热对流散热水冷水帮浦 ● 强制循环方式与自然循环方式不同的地方，在于它利用帮浦把冷水加压输送进入集热器中，因此储热水桶可充分配合安装位置的建物形态放置。一般报导失，一般市售的太阳能热水器会在集热板外加设一个外罩，上覆一片高透光性(即高辐射透射率)的玻璃。太阳能热水器知多少国内目前每年新装的太阳能热水器在26,000套以上，市场上销售的太阳能热水器可分为4 种。面 盖 式 平 板 太 阳 能 热 水器 利用表面漆成黑色的金属板吸收太阳辐射，并在金属板下面焊上集水管，把集热板所吸收的热量传至管内的冷水。其次，由于集热板直接暴露在大气中，为减少热量的散失，在集热板底面包覆隔热材料，并在框架上方覆以玻璃面盖，既不妨碍阳光入射，又可减少集热板表面的热对流损失。面盖式太阳能热水器是我国目前安装的主要形式，以安装件数计，约占全国总安装量的93%以上。无 面 盖 式 太 阳 能 热 水 器无面盖式太阳能热水器是由一体成形的非金属集热板(大多是非刚性材质且内含输水管路)直接吸收太阳辐射，因为少了玻璃面盖、金属框架和内 ● 由一片片含输水管的鳍片、面盖玻璃及支撑框架组成的面盖式太阳能热水器。 ● 无面盖式太阳能热水器以非钢性材质制成，适合各式屋顶大规模铺设部的保温材，所以系统的重量较轻。虽然集热效率不似其他形式的太阳能热水器高，但因成本优势和材质特性，适合大面积屋顶的铺设。国内安装无面盖式太阳能热水器的案例不多，且都用在温水游泳池的加热上。在国外，这种形式的太阳能热水器也主要分布在北美地区供游泳池加热使用。储置式太阳能热水器 储置式太阳能热水器是把储热水桶和集热板合而为一，太阳辐射直接加热于储热水桶内的储水。这种装置构造简单，价格低廉，但集热效率较低，在日射量充足的地方，或许适合使用这系统。国内很少安装这类产品。真空管式太阳能热水器真空管式太阳能热水器使用双层玻璃透明管，中间抽真空以防止对流作用，形成隔热保温效果。而太阳辐射在穿透外层玻璃和真空层后，由内层玻璃上涂装的吸收膜吸收并传导至内管玻璃中，再藉由热对流传至管内的作用流体。因双层玻璃间的真空层有避免热能散失的功能，所得到的热水温度较其他形式的太阳能热水器高，适合高纬度地区和高山地区使用。近年来，中国投注甚多研究力量在发展真空管式太阳能热水器上，已成为这类型太阳能热水器的全球最大制造和安装国家。在云南，真空管式太阳能热水器的安装件数，目前虽仅占全国总安装量的6%左右，但因其价格略低于面盖式平板太阳能热水器，安装比率有逐年增加的趋势。必要知识太阳能热水器因用途不同(如家庭、宿舍、旅馆的沐浴使用，餐馆厨房的洗碗使用，工业预热用，温水游泳池的加温使用等)，使用水量、所需水温、装置环境，甚至是用水的习惯也都不同。因此在规划安装太阳能热水器时，须考量下列一些重要的因素。使用热水量 装设太阳能热水器前，首先要估计使用的热水水量。若是一般沐浴用的太阳能热水器，可透过使用人数来估算所需的设备容量(包括集热器和储热水桶)，基本上以一个人每次盥洗大概需要50∼60公升左右的热水(约略等于在云南地区1 平方公尺的集热板所能产生的热水)为设计准则。热水使用习惯 一般洗澡方式是淋浴或沐浴，通常淋浴用水量较省，但随使用时间延长而增加;沐浴泡澡的用水量较多，且浴缸越大热水需求量就越多。若是老人安养院的沐浴使用，因老人通常会在白天分批洗澡，而非如一般家庭大多在太阳下山后洗澡，所耗费的热水可及时由太阳能补充，所需装设的集热板面积相对较低。工业预热用的太阳能热水系统，也大多在白天使用热水，在规划估算集热板面积时都需列入考量。热水使用设备 大型按摩浴缸、花洒、淋浴水柱、SPA等特 (责任编辑：中建太阳能) |
