太阳能热水系统介绍

    一、集热器种类

    商用集热器只要分为平板式集热器、真空管式集热器、热管式集热器，其中在广东等南方地区应用广泛的主要是平板式集热器和真空管式集热器。下面对这两种热水器作简单的介绍。

    (一)平板型太阳能集热器

    太阳能集热器顾名思义是一种集热装置，其不能单独使用，但可根据需要拼装组合成不同采光面积的集热系统。它的主要用途是用来收集热量，然后再与其它装置进行热交换。集热器是主要的集热部件，其作用就是吸收太阳光的辐射并进行光热转换，从而达到加热的目的。吸热板表面涂上选择性吸收膜，吸收太阳辐射能量。其上有管路导引工作流体（一般常用水作为工作流体），将吸热板上所吸收之太阳热能传输至使用端利用。选择性吸收膜（Selective Surface Coating）具有高吸收率、低放射率之光学特性，主要将太阳辐射能大量吸收，并降低辐射损失。由于吸热板吸收太阳辐射能量，集热板表面温度提高，为降低与表面空气之对流损失（或受风影响）及热传导损失，因此，吸热板上方以透明面盖大气隔离；集热器周围及底部因太阳光并直接非照射，所获能量有限，故以保温材料包覆，以降低热损失。集热板为热导体金属，中间是水密封装置，此系统结构只有在0℃以上的气温下运行。

    平板型太阳能集热器特点：
    1、平板型太阳能集热器是金属管板式结构，热效率高，产热水量大，可承压，耐空晒，水在铜管内加热，质量稳定可靠，免维护，15年寿命。
    2、无抗冻能力，适合于南方不冰冻的地区如广东、福建、云南、广西、海南等冬天不结冰地区使用，性价比高。
    3、规格：1×2平方米，无云晴天产55℃热水量：75－110kg／平方米。
    4、高吸收率：αs≥92％，低发射率：εh≤10％，日平均热效率ηd≥55％

    (二)全玻璃真空管太阳能集热器：

    太阳能全玻璃真空集热管因其保温性能好、涂层太阳吸收比大、发射比小、热效率高等优点得到广泛使用，主要由真空管、集联箱、尾架、密封件等组成，主要有单面竖管和非字形横管两种形式。但也有缺点有待解决：如全玻璃真空集热管口部与联集箱内胆之孔用密封圈直接连接，致使真空集热管耐冷热冲击性能较差，若真空集热管破碎一支，会严重漏水，其次真空管内的高温水易结水垢，影响性能。　

    真空管太阳能集热器特点：
    1、全玻璃真空管太阳能集热器有一定的抗冻能力，适合在冬天气温为0℃至-20℃的地区使用。
    2、不承压，使用时不能缺水空晒，否则易爆裂玻璃管。
    3、规格：有多种规格可供选择，无云晴天产55℃热水量：70－130kg／平方米。
    4、高吸收率：αs≥90％，低发射率：εh≤8％，日平均热效率ηd≥50％。

    二、储热保温水箱

    由于太阳能并非稳定供应，为供应阴雨天、夜间时之负载需求，需藉由储热桶储存热能，稳定供应负载热能。储热桶一般依外型长宽比分为卧式与立式两种。

    三、系统种类

    太阳能集热器之应系统主要依循环系统分类，分为自然循环式系统（passivesystem）与强制式循环系统（active system）两种，太阳能集热器系统之功能当然在于收集太阳热能、传输此一热能、及储存热能，以供应使用。而自然循环式系统之传热（循环）之动力方式系利用虹吸原理，以工作流体之密度因温度改变（受重力影响）造成之对流动力，驱动工作流体循环传输热能。强制循环式系统是利用控制器控制泵浦，以驱动工作流体循环，传输热能。因此，对于虹吸特性低之系统设计，均以强制循环式为主，其系统特性如储热桶之底部较集热器顶端低。

    太阳能集热器之应用系统依工作流体性质分类，分为太阳能空气加热器与太阳能热水器两种。太阳能空气加热器主要以空气为工作流体，在集热器中吸收太阳热能，以热空报导利用在干燥、除湿等。太阳能热水器主要以水为工作流体，在集热器中吸收太阳热能，以热水方式利用在盥洗、养殖、工业预热等。

    太阳能集热之应用系统依工作流体之加热循环形式，分为直接（循环）加热式及间接（循环）加热式。由於水在9℃以上或10℃以下之相态变化，对系统造成复杂性，因此，往往在水中加入抗冻液、或直接使用热媒油，以降低工作流体之相态变化现象及提升操作温度范围。此类系统之工作流体若因不适合直接利用，而必须利用热交换器引进另一循环系统来使用者，称为间接循环加热系统。在另一方面来说，不需利用热交换器介入另一循环系统，以集热器内之工作流体，加热后（吸收太阳热能）直接利用者，称为直接循环加热式系统。

    四、应用种类

    太阳能热水器系统：

    鱼类养殖业（25~28℃）

    暖房（25~28℃）

    温水游泳池（28~30℃）

    家用、宿舍、旅业等盥浴（50~60℃）

    工业过程预热（80℃以上）

    除湿（80℃以上）

    太阳能空气加热器系统：

    暖房（25~28℃）

    温室栽培（25~28℃）

    农业、木材干燥（80℃以上）

    除湿（80℃ 以上）