常见太阳能热水系统运行方式1
太阳能工作原理
太阳能主要分为：光伏和光热。
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏户、天窗或遮蔽装置的一部分。
光热指太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。
太阳能的基本特点：优点（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。
（2）无害：太阳能既是一次能源，又是可再生能源。
它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
（4）长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
缺点（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。
平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。
而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。
因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及天气等随机因素的影响。
所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。
（3）效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。
但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，现在的实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。
在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。
光热利用光热利用：它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。
太阳能供暖 系统说明以及安装图例
霍斯曼太阳能供暖系统太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地和海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有,可直接开发和利用，无须开采和运输，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的，到地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标准煤热值，其总量数现今世界上可以开发的最大能源，据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年。
从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的，太阳能供暖系统利用太阳能转化为热能，通过高效平板集热设备采集太阳光的热量，再通过热导循环系统统捋热量导入至换热中心然后将热水导入地板采暖系统，通过电子控制仪器控制室内水温。
在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现，春夏秋冬可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水。
太阳能供暖工程的寿命可达20年以上，一般五年内就能收回成本，长达15年以上的免费享用尽显它的节能本色。
霍斯曼太阳能供暖产品优点介绍：一、高效节能最大效率的利用太阳能量可节约能源成本40-60%以上，运行成本大大降低。
二、安全可靠太阳能没有常规能源所存在的易燃易爆、中毒、锻炉、触电等危险是安全可靠的热水系统。
三、绿色环保采用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物质燃料对环境的污染。
为用户提供干净舒适的生活空间。
四、智能控制系统采用了智能化控制技术，自行控制，最佳经济运行，可设置全天候供应热水，使用非常方便。
五、使用寿命集热管道采用铜管激光焊接，聚氨酯发泡保温抗严寒，进口面板钢化处理，可抗击自然灾害，使用寿命15年以上。
六、建筑一体化可安装在高层阳台、窗下等朝阳的墙面实现建筑一体化，尽享舒适生活。
七、能源互补阴雨天气使用燃气壁挂炉通过太阳能换热器自动切换，无需人工调节。
八、应用广泛可应用与高层及多层的住宅、独立别墅、中小型宾馆、洗浴中心、学校等供暖、洗浴场所。
霍斯曼太阳能供暖组成结构：1．太阳能集热器2．辅助加热及循环控制3．蓄热水箱4．管道连接霍斯曼太阳能供暖运行原理：1加热方式：晴天状态下，当太阳能循环控制系统检测到太阳能集热板热水温度超过高温储热水箱内5摄氏度时启动循环水泵进行循环，把太阳能集热板收集的热量带入高温蓄热水箱通过紫铜盘管进行加热，并保温储存，以备使用。
循环式太阳能热水器的强制循环式和自然循环式
循环式太阳能热水器的强制循环式和自然循环式1、强制循环式太阳能热水器这是在集热器和贮热器之间设有一个循环水泵相连接，以循环水泵为动力，将贮热器的水强制通过集热器来获取热量，再回到贮热器，不断循环，提高水温。
这种热水器的优点是：贮热器的安装位置不受集热器安装位置的影响。
贮热器中可安装辅助热源，以实现常年供应热水。
不设辅助热源的热水器，循环泵的开、停受集热器水温控制；设辅助热源的，冷水补充和循环泵开、停亦由统一的控制电路控制。
但这类热水器的结构较复杂、造价较高，目前国内家庭用的尚无商品化生产，主要生产一些大容量供集体用的强制循环太阳能热水器。
2．自然循环式太阳能热水器这是由1个乎板集热器和1个贮热器连接成的热水器，依靠集热器水温变化产生的液位差，通过敷设在贮热器内高、低不同的管道，不断循环贮热器的水来提高水温。
这类热水器适合于一般城市家庭使用，但它的200升以上的贮热器必须安装在乎板集热器的顶部，工作状态时的全率。
为增大集热面积，平板集热器采用扁盒式结构为主，表面涂以吸收系数和发射系数相等的非选择性黑色涂料，除接近太阳辐射的表面外，衬垫保温材料保温，在离集热板接受辐射表面15毫米处覆盖透射率大于o．75的钢化玻璃。
3．贮热器一个容积为200毫升的简体，内敷高、低不等的溢、进水循环管，高、低温热水取水管，浮球式水位控制器；外面用聚苯乙烯或聚氨酯整体发泡为保温材料，为了保证循环正常，贮热器要放在集热器的顶部，但它给热水器带来安装稳定性较差的缺点。
3。
外壳。
它有2个有一定强度的金属框架，用来安放贮热水器和集热器。
装配时把它用8个螺栓连成一个整体，这样便于运输和安装。
外壳底部留有自然排水口，以保证热水器在雨天不积水。
4．搁架。
自然循环太阳能热水器与闷晒式双筒热水器不一样，它的工作重量在300千克以上，顶部要文承一个200千克以上的贮热器，故而必须有强度较好的金属搁架，一般用角钢焊接而成，外面涂以防锈漆，以防止锈蚀。
太阳能热水系统设计
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太阳能系统常见的运行方式
---自然循环系统(2-5) ---自然循环系统(2自然循环系统(2
ห้องสมุดไป่ตู้按储水箱水被加热方式
直接式
间接式
按传热工质与大气相通 按集热器内介质状况
敞开式 充满式
开口式 回流式
封闭式 排放式
按加热工质循环动力
自然循环
强制循环
按加热工质流动方式
循环式
直流式
接集热器与储水箱位置
分离式
紧凑式
闷晒式
太阳热水系统设计的主要方面
1、用户情况与要求 2、系统运行方式确定 3、太阳集热器选型 4、太阳集热器面积确定 5、贮水箱设计 6、辅助热源选择与系统设计 7、系统布局 8、太阳集热器倾角与前后排间距确定 9、泵、阀及管路选型与管路系统设计 10、 10、电气控制系统设计 11、 11、管路与设备的保温与防冻 12、系统安全防护（防雷/防雨/防漏电/防腐蚀/抗风雪等） 12、系统安全防护（防雷/防雨/防漏电/防腐蚀/抗风雪等）
太阳能系统常见的运行方式
---自然循环系统(2-3) ---自然循环系统(2自然循环系统(2
多台家用热水器并联组成的顶水系统 多台家用热水器并联组成的顶水系统
补水箱
自 来 水
a) 如果冷水供应慢，热水下水快，就会造成断断续续 出热水； b) 如果没有冷水，就无法将热水顶出。 C) 存在冷热水混水问题，造成热水使用率下降。
的需要不一致;有些用户所提的要求可能无法实现。 的需要不一致 有些用户所提的要求可能无法实现。 有些用户所提的要求可能无法实现
●设计人员必须对用户所提供的情况进行分析判断，或者进 设计人员必须对用户所提供的情况进行分析判断， 设计人员必须对用户所提供的情况进行分析判断 行现场考察核实，以便掌握真实客观的第一手资料。 行现场考察核实，以便掌握真实客观的第一手资料。
太阳能热水器工作原理
太阳能热水器是迄今为止人类利用太阳能工业产品中普及 率最高的产品。普通太阳能热水器主机由三部分组成：真空 集热管、保温水箱和支架（如图所示）。常用的配件有：上 下水管、测控仪表、水阀开关等。
1、集热原理
系统中的集热元件，功能相当于电热水器中的电热管。 但和其它热水器不同的是，太阳能集热器是利用太阳的辐 射热能加热冷水，故而加热时间只能在有太阳光照射的白 天。 真空集热管就像一个细长的暖瓶胆，内外层之间为真 空，常用尺寸有：1800mm×58mm、1500 mm×47mm等。真空 管内管的外表面是特种材料涂层，可以有效吸收太阳辐射 能。当光子撞击膜层的时候，光能转化为热能，并传导给 管内的水，水温便逐渐升高。
4、连接管道，上下水原理
将冷水输送到符水箱进入集热器，再从保温水箱内把 热水输送到人们使用热水的通道。叫做连接管道，为使整 套系统形成一个闭合的环路，必须设计合理、连接正确， 循环管道对太阳能系统是否能达到最 佳工作状态至关重 要。热水管道必须做保温处理。管道必须有很高的质量， 保证15年以上的使用寿命。安装时要求横平竖直。 给太阳能热水器向上打水时，依靠的是自来水的水 压，没有自来水或者不能24小时供自来水的用户，就得依 靠水泵或者增压罐来给太阳能热水器打水。 用水时，只要打开室内的任何一个水龙头，热水器水 箱内的热水便依靠自然落差的原理流出。
保温水箱是如何让热水长时间保持高温、不随夜晚和 寒冬等外界温度变化呢？如图所示，保温水箱有三部分组 成：外胆、聚氨酯发泡层和不锈钢内胆，其中，聚氨酯发 泡层负责太阳能热水器的保温。聚氨酯的保温性能卓越， 是目前国内所有建材中导热系数最低（≤0.024）、热阻值 最高的保温材料。太阳能热水器的发泡层厚度一般在 50mm-70mm之间，实际保温性能则取决于生产厂家的发 泡机械、标准化模具和工艺技术然循环方式工作，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。
太阳能热水系统控制及原理解析
太阳能热水系统控制及原理一、智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明：注：进水在集热器入口，集热循环水泵出口，集热水箱底部出水供用户使用。
太阳能供水系统原理说明新能源太阳能中央热水器由以下四大部分组成:太阳能集热器：吸收太阳能，将光能转化为热能，使冷水在集热器内被加热；保温水箱：储存热水，可保温3天，内胆为不锈钢，外包8厘米保温层，最外层是铝合金外壳；热泵辅助加热系统：用于阴雨天辅助加热：供热水管道：将经过增压泵加压后的热水引向各用水点，主管道有保温层，未端有回水管。
晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55C时（该温度可调），冷水管上的电磁阀门自动打开，冷水被自来水压力压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入到保温水箱中储存待用，当冷水到达集热器出口处的温度探头时，探头温度底于55r，电磁阀门就立刻关闭，冷水停留在集热器内继续被太阳能加热，2-5分钟后，水温又达到55°C时，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到保温水箱中，按此规律，一次又一次的产生热水进入水箱，水箱内热水逐渐增加，一直增加到水箱水满为止。
水箱水满后，就停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环泵会自动启动，把水箱内55 C的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至60-70 C，当水温达到70C时，就停止循环加热，限制水温不要超过70 C，以免烫伤人，又可防止结水垢（产生水垢的温度条件是水温超过80C）。
热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动，为最大限度地利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。
在上午10: 30〜11: 30,如果保温水箱内热水水位还不到40%勺位置，则自动启动热泵加热系统，往保温水箱补充50C的热水，如果水位达到设定值，则热泵系统停止工作。
同样，在中午12: 30〜1: 30,系统自动检测保温水箱70%勺水位，在下午3: 30〜6: 30,系统自动检测保温水箱100%勺水位。
集中集热分户储热太阳能热水系统课件
果。
03
维护
定期对集热器进行清洗和维护，清除灰尘和污垢，保持其良好的工作状
态。同时，应定期检查集热器的密封性能和连接部位，防止出现漏水或
漏气现象。
集热系统效率与优化
效率评估
对集热系统的效率进行评估，可以采用测试数据或模拟计算 等方法。评估指标包括集热效率、储水箱温度等。根据评估 结果，可以对系统进行优化和改进。
集热器安装与维护
01
安装位置
选择合适的安装位置是集热器安装的关键因之一。应确保集热器面向
南方，以最大程度地吸收太阳辐射能。同时，应避免遮挡物对集热器的
影响，如建筑物、树木等。
02
安装角度
根据地理位置和太阳高度角，调整集热器的安装角度，以实现最佳的太
阳跟踪效果。在安装过程中，应确保集热器的水平，以避免影响吸热效
控制原理
通过温度传感器和控制系统，实 现对集热器、储热设备和出水的 智能控制，确保水温、水量和加 热时间的合理调节。
控制设备
包括温度传感器、控制器、电磁 阀、水泵等设备，用于采集数据 、发出控制指令和执行控制动作 。
系统智能化与远程监控
系统智能化
采用智能化技术，如物联网、大数据 和人工智能等，实现对系统的远程监 控、故障诊断和智能优化，提高系统 的运行效率和稳定性。
经济效益
虽然初期投资较高，但长期运行成本较低，且能 够提高设施的环保形象，吸引更多的用户和客户 。
06
未来发展与展望
技术创新与改进方向
01
高效集热技术
研发更高效的集热材料和工艺 ，提高太阳能的吸收和转换效
率。
02
智能化控制
运用物联网和人工智能技术， 实现系统的智能化管理和控制
太阳能热水器的组成及工作原理
太阳能热水器的组成及工作原理2.1 系统总体结构设计图2-1系统结构图图2-1为系统设计的结构图，该图的系统控制原理图如下图2-2：T3T2F 3热集水热太阳光F1箱器T1D自来水图2-2 系统控制原理图注释：T1：热水箱的温度传感器T2：循环水管中的温度传感器T3：集热器中的温度传感器F1：循环水阀门F2：冷水阀门F3：热水阀门此款热水器利用微机控制主要有以下几种控制功能：晨水加热控制、温水循环控制、冷水集热控制、水箱加热控制。
1.早晨水温控制由于清晨太阳光较弱，所以太阳能热水器从系统发挥作用。
为了提供温度不低于30摄氏度的水，热水器在清晨4-7点之间对水箱进行电加热，具体控制过程如下：首先,关闭冷水阀门F2和循环水阀门F1，然后微机开始进行水箱的温度采集,同时进行温度的比较，当水箱的温度小于30摄氏度时,电热器D接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进行采集。
当温度加热到大于30摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。
2.循环水集热过程早晨水温控制之后（7~9点)，设定当日的水箱温度N（由两位BCD次齿轮开关设定),输入微机，再利用微机控制系统，通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度N。
具体控制过程如下：打开循环阀门F1,关闭冷水进水阀门F2，热水阀门F3处于空控状态.然后开始比较温度,若（T3—T1>5摄氏度,T2〉T1）为止.如若T1=N，那么循环水集热过程结束，进入冷水集热控制过程。
3.冷水集热控制此时热水箱温度已达到了N，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为T3，和当日的设定温度值相比较，若T3〉N则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时段大概为9点～20点。
具体控制过程如下：关闭循环水阀门F2，打开冷水阀门F2，热水阀门F3处于可控状态.若T3>N，打开热水阀门F3并将保持一段时间，若T3<N，关闭F3继续给太阳能集热器加热，知道温度答应N，当打开F3时此时比较水管水温T2与N的值,若T2>N阀门F3继续保持打开状态，否则关闭F3。
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二、定温放水系统
运行原理 ：这种方式应用较为广泛，大、小型
热水系统均适用。在太阳光照条件下，在太阳能集 热器的出水末端增加一个温度探头（水箱内的水位 可以采用机械浮球控制也可以采用控制器控制水位 探头）。当集热器内的水温达到设定值时，控制器 发出信号，控制打开电磁阀，冷水把已经达到设定 温度的热水顶入储热水箱并储存起来；当集热器内 水温低于设定值时，控制器开始动作使电磁阀自动 关闭。如此不断循环使储热水箱内的高温水不断增 多，当储热水箱内的水位达到最大水位时，系统关 闭，不再进水。
：在太阳光照条件下，真空管集
自然循环系统
系统优点： 系统缺点：
运行方式简单，投 资小，设备可维护 费用少，适合普通 单机太阳能热水器。
储热水箱必须要高于 集热器，而且高度 差大，通常 1--2m 。 储热水箱内的水升 温比较缓慢而且对 管道和坡度都有严 格的要求，不宜做 2 成较大（30m 以内） 的热水工程系统。
四、定温放水 + 温差循环系统
运行原理：采用定温放水，使进入水箱内的水始
终是某以较温度值，当水箱内的水温降低时，采用 了温差循环控制系统，使水箱内的水和集热器内的 水交换，从而始终保持水箱内的水温为较高温度时， 同时可以采用辅助热源这样就能保证全天候产热水 。
定温放水 + 温差循环系统
系统优点
温差循环系统
系统优点 ： 本系统运行相对定温放 水系统所产热水速度又 大大提高，通过采用循 环泵，换热频率提高， 可以始终保持储热水箱 内的水温相对较高，当 水箱为满水位时，当集 热器的水温较高时仍然 可以循环换热，大大提 高集热器的利用率。 系统缺点
：
增加了热水循环泵， 系统投资费用相对 较高，产生一定的 运行费用。系统维 护费用也相应的提 高。
三、温差循环系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
运行原理 ：这种运行方式在大型热水工程中基 本都采用。在太阳光照条件下，在在太阳能集热器 的出水末端和水箱内均增加一个温度探头，采用控 制器控制，通过设定温差控控制功能，当集热器内 的水温与储热水箱中的水温之差达到设定值时，控 制器开始动作，控制启动热水循环泵，把集热器中 的高温水和储热水箱中的低温水交换循环；当集热 器中的水温与储热水箱中的水温之差低于设定值时， 控制器开始动作，停止热水循环泵工作；如此不断 循环，从而使整个储热水箱中的水温升高。
：
系统缺点
：
系统可以完全智能化， 而且运行费用比单独温 差循环系统大大降低， 最大限度的提高集热器 的利用率，如果采用辅 助热源即可保证任意时 刻的热水供应，不受天 气限制。
系统对控制器功能要求 高，系统投资费用较高， 设备维护费用相对较高。
上述几种运行方式也是比较典型 的太阳能热水系统运行方式，尤 其是最后一种复合系统是目前应 用最广泛的。下面再介绍几种在 上述方式基础上新增加的系统运 行方式。
太阳能热水系统运行方式
一、自然循环系统
运行原理
热器内的水温被提高，与储热水箱内的水温 相比，水温差距较大。因此集热器内的水的 比重减小变轻，开始慢慢上升到高位的储热 水箱中，而储热水箱内的水由于温度低，因 此比重增大变重，水自然流回处于较低位的 集热器内.如此不断的循环，使储热水箱内的 水温逐渐提高，但这是一个缓慢的过程。水 箱内的水位通常采用机械浮球控制。
定温放水系统
系统优点
：
系统缺点
：
本系统的运行相对自 然循环系统运行所 产热水的速度有较 大提高，系统运行 由控制器控制，智 能化提高，系统相 对比较稳定，这种 运行方式适用于大 型热水工程。
对储热水箱保温性能要 求高，当储热水箱内的 水温降低而水箱又处于 满水位时，无法使集热 器内的高温水继续进入 水箱，造成浪费。系统 增加控制器及温度探头， 设备维护费用提高。