太阳能知识简介

太阳能知识简介

一、太阳能常识问答

1．什么是太阳能？太阳是一个炙热的气态球体，它表面温度约为6000摄氏度。她不断向宇宙空间发射电磁波，包括紫外线、可见光和红外线等，所谓太阳能实际上就是指太阳的辐射能量。其主要能量集中在0.3μ~3.0μ（微米）的波段，因此太阳辐射为“短波辐射”。到达地表水平面上的太阳辐射包括直接辐射和散射辐射两部分。

2．太阳能量有多大？太阳辐射的能量是巨大的，到达地球表面的太阳能总功率为1.7x1017瓦，相当于全世界发电量的几十万倍。另外有一个术语叫太阳常数，指的是：日地平均距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面的单位面积上，单位时间所接受到的太阳辐射通量，国际通用标准为1353瓦/米2。那么太阳辐射穿过大气层时，受到空气分子、水蒸气和灰尘的散射和吸收，会显著衰减。对于某一地区来讲，一年总会有一天，当天空情况极为良好的时候，所接受到的太阳辐射能量最接近太阳常数，但这一天并不一定是夏天。不同地区差异很大，各地气象单位一般都有当地一年的太阳辐射观测数据。

3．一平方米太阳能热水器能节约多少能源？减少多少大气污染？以北京为例，每平方米采光面积太阳能热水器，每年可节约标煤120kg，二氧化碳216kg。

4．什么是选择性吸收涂层？

由于太阳能的主要能量是集中在0.3~3.0μ（微米）的波段，五十年代末，以色列科学家Tabor提出了光谱选择性吸收理论。他要求吸收部件表面在0.3μ~2.5μ太阳光谱内具有较高吸收率（α），同时在2.5μ~5.0μ红外光谱范围内保持尽可能地的热发散率（ε），换句话说就是使吸收表面最大限度的吸收太阳辐射的同时尽可能减小其辐射热损。这种表面涂层就是所谓选择性吸收涂层。显而易见，涂层的两个重要参数α、ε对提高集热器的热效率起着至关重要的作用。在1981~1983年间，桑普研制成功了铝阳极化电解着色选择性吸收涂层，太阳吸收率为α=0.92~0.96、发射率ε=0.10~0.20。1986~1988年研制成功黑钴选择性吸收涂层。该涂层具有良好的光谱选择性(α=0.92~0.96ε=0.06~0.08)，适合应用在工作温度较高的真空集热管上。采用该涂层生产φ65热管式真空集热管，其性能已达到荷兰菲利普公司同类产品的水平。

二、太阳能热水器常识

1．太阳能热水器是如何工作的？

太阳能热水器都是靠集热器部分吸收太阳辐射，集热器表面上的吸收膜层完成光热转换过程，通过热传导和对流，将热量传导给水箱中的水，从而把储水箱中的冷水加热成热水。

2．哪些因素影响热水器的工作效率？

影响热水器工作的因素只有两个方面：吸热和散热。热水器研究的目的就是要最大限度的增加吸热效果和减少热损失。在镇大吸热效果方面，主要是尽可能的增大集热器的有效吸热面积、提高太阳吸收膜的光热转换效率、提高热传导和对流的船热效率。直接接受太阳辐射的集热器面积越大效果越好。采用高效的巨光反射板，也是增大吸热面积的有效手段。对于太阳吸收膜来讲，目前的吸收率都在93%以上，即使增加1~2个百分点在实际使用时的影响是感觉不到的。采用金属传热和使用热管传热是目前提高传热效率的最有效手段。在减少热损失方面，主要是要减少集热器和水箱两部分损失。太阳吸收膜的发射率是衡量集热部件辐射散热的指标，目前的太阳吸收膜的发射率都在8%一下，再低也不存在什么实际意义。采用真空技术可以最大限度的减少集热器的对流热损失，但吸热体在真空环境里才是最有效的。对于减小水箱的热损失来讲，就是看保温效果。目前最好的保温材料是聚氨酯发泡，厚度应该在45mm~55mm之间，太厚了还可能有反作用，尽量减少水箱开口数量和面积也同样重要。

3．目前市场上不同类型的太阳能热水器有缺点是什么？

目前市场上常见的太阳能热水器有两大类：平板型和真空管型。平板型的最大优点就是集热面积大，性能稳定，寿命长。缺点是没有真空保护冬季散热比真空管大。常见于南方地区和单位集体工程使用，也是北方三季使用的理想产品，在欧洲家庭仍然是使用最多的产品，但多使用分体双回路系统。真空管型又分为全玻璃真空管和热管式真空管两种。全玻璃管是目前国内使用最多的家用热水产品，其价格低廉、真空绝热、安装方便，使普通家庭使用的理想产品。缺点就是管子里要走水而带来的不能成鸭、上水时间有限制、结水垢及真空管内存水的卫生问题。全玻璃管热水器只能落水使用，因此对住在楼房顶层、次顶层、底层别墅的用户来讲，并不适用。再有，由于全玻璃管单管吸热面积小，因此，只能靠反射板来增大吸收面积，那么热水器整机反射板面积占的比例较大。随时间推移，反射效果下降，效果越来越差。热管式真空管的优点是单管吸热面积大，管内部走水、启动快、不怕冻。那么热水器整机具有直接吸收面积大、热效率稳定、不结垢、不会冻损等优点。但他的最大优势还在于承压！对于住在楼房顶层、次顶层、底层别墅的用户尤为适用。不仅可以放置在屋顶，只要能充分接受阳光的地点都可以安装，而不影响食用效果。是国家大力提倡的新一代与建筑结合得太阳能热水器旗舰产品，也是我国出口欧美及东南亚最多的产品。它的缺点是目前价位较高，还难以进入普通百姓家庭，在国内大城市，只有部分小康家庭有能力消费这种高档产品。

4．落水式热水器和承压式热水器的工作原理怎样？

目前市场上的热水器只有两种：承压式和落水式，什么叫承压式？什么落水式？顾名思义，落水指的是水箱里的水靠自然落差流下来，提供给用户使用；承压式

指的是热水器整体可以承受最大自来水压力，也就是水箱里的热水是靠自来水压力定出来的。他们之间有什么区别吗？平时大家常说的自来水压力是1公斤

（1kgf/cm2）或3公斤什么的，这是什么意思呢？实际上公斤的意识就是10米高的水柱产生的压力，几公斤就是几十米高的水柱压力。请注意：是高出你所在位置的水柱高度，而不是从地面算起。1公斤=10米水柱的压力。如果您家住在楼房顶层，在楼层高度都是2.8米，太阳能热水器的高度最高也就是两米，喷头一半装在离地2米的地方，那么顶层热水器用户热水的水柱高度=2米+（2.8-2）米=2.8米，压力只有0.28米！再加上管路阻力，所剩无几了！这样住顶层的用户的太阳能热水器的出水就像毛毛细雨很不舒服。而且每次用光热水后还要重新上水。承压式热水器自来水一直顶着，开热水龙头就出热水，用完了关闭阀门即可，水箱里一直是满的。目前顶层的自来水压力都在2公斤以上，在这么大压力下顶出的热水，冲在身上，绝对有“黄河之水天上来”的感觉。难怪桑普的“双能源”热水器用户说：用你们的产品，在洗澡时有禁不住要唱歌的感觉，棒极了！这就是为什么在北京大量用户都选用最高档的“双能源”产品，而低档的落水式滞销的关键所在。“双能源”是靠金属密封的，耐压能力在8公斤以上，承压没问题。全玻璃真空管靠橡胶密封，只能落水使用。

5．是不是太阳能热水器的水温越高，性能越好？太阳能热水器的水温是可以设计的。太阳能热水器是一种将光能转化成热能的装置。无疑，光热转换的能力是测评一台太阳能热水器热性能的硬指标。但是，这种光热转换的能力大小是与热水器的产水温度无关的。这里面存在一个太阳能集热器的采光面积和水箱容水量的配比问题。对一台热水器来讲，采光面积（集热器面积）是一定的，它的最大集热能力就是一定的了。这时，如果水箱里的水容量不一样，那么势必水量少的水温会高一些。这就是为什么同样支数的太阳能热水器水箱外表也基本相同，而水温有高有低的原因所在。实际上集热器上得到的能量是一样的，只不过有不同的表现形式而已，你得到了温度却损失了热水产量。很多厂家打高温的牌，让消费者认为是热性能好，李鬼打赢了李逵，其实是不对的。但是，较高的产水温度却有致命的负面作用。首先，高温必然产生水垢，对全玻璃真空管来讲，因为管子式和水箱连通的，所以，水垢会大面积沉积在管子的底部和附着在管子壁面上，必然影响真空管的转换效率。这就是为什么很多全玻璃管热水器使用效果衰减很快的原因。等量三年后不能用了，可能你已经找不到人了。其次，热水器在高温状态下工作，转换效率是很低的。经热工计算，它能得到的总能量反而是低的。解决水温高产生的水垢问题是太阳能行业的世界难题，欧洲国家之所以大多数都采用分体式、二次贿赂，就是有效的避免了这个问题。但考虑到我们国家的消费能力有限，目前仅仅是少数人有能力接受这种形式的太阳能热水器。真正对消费者负责的厂家都不会将热水器的出水温度设计过高，以保护消费者长期的使用利益。为了解决可能出现的冬季或阴雨天气不热的问题，可以选择电加热辅助装置，但要注意一定要选择有国家3C认证的产品才有安全保证。

6．发达国家如何使用太阳能热水器？在欧洲家庭使用的太阳能热水器装置，通常都是分体式二次回路的。集热器以平板型和热管式真空管居多。水箱都是承压水箱，内部有热交换器；水箱和集热器之间有管路连接，内部走防冻液；整个装置的运行依靠外设控制器控制，可以控制水箱内温度、系统循环、辅助加热温度等等多项指标。水箱容量大的还可以带室内暖气，都是全自动控制的。辅助能源

有电的，还有燃油的、燃气的。这样的热水器才算是真正的家庭供热中心，它一方面可以完全保证一个家庭全年热量需求，另一方面非常可靠，完全避免了常规热水器的出水太小、操作复杂、集热器结垢、管路防冻等顽症。而且，整体外观非常协调和美观，也是我们今后太阳能热水器的发展方向。