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一种新型的太阳电能热水器
作者:蒋辛    发布于:2013-10-19 13:43:58    文字:【】【】【

太阳能热水器将太阳光能利用光伏电池板转化为电能,再经过导线输送到储水加热器转化为热能,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用。

一、太阳能利用

太阳能(Solar Energy)实际上是分两种:光热和光电

太阳光热一般是指太阳光的辐射能量,太阳能是一种可再生能源,广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能生物质能潮汐能、水的势能等等。太阳能利用的基本方式可分为光热利用、光电利用、光化学利用、光生物利用四类。在四类太阳能利用方式中,光热能应用也即热转换的技术最成熟,产品也最多。如:太阳能热水器、干燥器、太阳灶、太阳能温室、太阳房、太阳能海水淡化装置以及太阳能采暖和制冷器等。

太阳一般是指太阳光伏发电转化的电能应用十分广泛,所有电能应用的领域都能见到它的身影,上到人造卫星用的电源,下到地面分布式太阳能电站,小到太阳能手表、计算器等,我们本文介绍的就是应用之一,太阳电能热水器。

二、太阳电能热水器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1、太阳电能热水器基本原理

第一部分太阳电能的接收装置,它是利用放在室外的自适应(能够自动寻找最佳太阳光入射角)太阳能接收装置,让线照射产生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池

第二部分是控制单元,主要作用是将远端送来的电能送往加热储水箱,并判断当加热储水箱中水的温度达到预设要求后,把多余的电能送往蓄能电池充电,在夜晚或者阴天的时候把蓄电池中的储能送往电加热储水箱加热,当夜晚以及储能电池中的电能释放完毕时,自动转换市电加热满足全天候用户热水的使用。

第三部分是电加热储水箱,它是由不锈钢内胆,保温层,外保护壳,电加热装置,显示控制面板等组成。

第四部分是蓄电池,它的作用是当电加热保温蓄水箱的设定温度到达后,把多余的电能存储起来,当没有日照时加以释放。

2、太阳电能热水器的特点

①太阳能接收装置重量轻,不易损坏屋面结构,安装简便,维护简单,出现故障时只需更换损坏的部分单元太阳能电池板。

太阳能的利用效率较高,由于采用了自适应专线接收装置支架,使太阳能电池板在有阳光时都能以最佳角度接受太阳光,实现了最佳接受效果,提高了太阳能电池板的使用效率。

不需要传统的太阳能热水器往屋面输送的水管,避免穿管的麻烦,以及冬天冻管的风险,当然也就不需要敷设在太阳能热水器室外管路上的电热防冻带也要消耗大量电能

节约用水,传统的太阳能热水器热水管路十几米到几十米,每次使用都要浪费很多水。以典型的Φ12毫米水管计算,每1米长度存水为0.113公斤。若太阳能热水管长度平均为25米,则每次使用都要浪费大约2.8公斤水。若平均每天使用6次,则每天浪费17公斤水;每月浪费500公斤左右的水节约了下来。

使用舒适性较高,不需要传统的太阳能热水器定时上水,管路老化,真空管老化更换问题。

节约能源,外加了储能电池的太阳电能热水器,可以吧多余的电能储存到蓄电池中,当没有阳光时加以使用。

太阳电能热水器的特点是串联在热水管路里,是承压式结构,克服了传统太阳能热水器在市场99%以上都是使用不舒适非承压式俗称落水式。落水式热水器是指将热水器的水利用大气压力自然落入用水管道,这种热水器出水压力较小,其进水、出水只有一根水管,水压低使用非常不方便这种热水器出水压力较大,喷淋效果好,洗浴舒适度高

、为什么要发展太阳电能热水器

1传统的太阳能热水器的工作原理

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

传统的太阳能热水器按结构形式分为 真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器,真空管式太阳能热水器为主,占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。

2传统的太阳能热水器存在不足

理论上是一次投资,使用不花钱,但实际上不可能。原因是无论任何地方,每年都有阴云雨雪天气以及冬季日照不足天气。在此气候下主要靠电加热制热水,每年平均有25%~50%以上的热水需要完全靠电加热(地区之间不尽相同,阴天多的地区实际耗电量还要大。上海地区近三年的统计数据表明,平均每年阴雨天高达67%,满负荷利用太阳能热水器其70%的热能来自电)。这样一来太阳能热水器实际耗电量比热泵热水器大。此外,敷设在太阳能热水器室外管路上的电热防冻带(只在北方结冰地区有),也要消耗大量电能。除此以外,太阳能热水器在结构上还存在多种难以解决的技术缺陷。

、热水管路十几米到几十米,每次使用都要浪费很多水。以典型的Φ12毫米水管计算,每1米长度存水为0.113公斤。若太阳能热水管长度平均为25米,则每次使用都要浪费大约2.8公斤水。若平均每天使用6次,则每天浪费17公斤水;每月浪费508公斤水;每年浪费6102公斤水;十年浪费61020公斤水!以浪费水为代价节省一些电恐怕无论是政府还是老百姓若知道这些都不会认可。中国的660多个城市中,一半以上城市不同程度缺水,其中严重缺水的有111个,每年因缺水影响工业产值就达到2000多亿元。

、需要一整天的日照才能把水晒热,天气好的时候也只能保证晚上有热水,白天和夜间很少有热水可用。不能保证使用者24小时热水供应,舒适性差。

、太阳能热水器的采光板必须安装在屋顶上,既庞大笨重,又影响建筑美观(越是高档住宅区越明显),还容易损坏屋顶防水层。

、光电互补,实际上没法恰当的实现。市场90%的太阳能热水器存在着难以克服的顽症:冬天水温达不到,或者只能产生少量热水;这些产品只能在夏秋季阳光充足的时候用,冬季日照弱时根本不能用,或者产生的热水太少,不好用,客户经常投诉;其实,真正的太阳能热水器必须是一年四季都能用的。热水使用量比较大的时间是集中在冬天,而冬天的集热效果又不能满足使用要求,基本上受气候条件的限制,摆脱不了普通太阳能热水器靠天吃饭的局限,很难保证冬天照样有充足的热水。很多太阳能经销商为弥补热水产量不足,需要增加电辅助,但是这样形成双重投资,增加客户的经济负担。消费者实际使用时候因此会白白浪费很多电能,并进一步减少使用的舒适度。太阳能热水器为了在日照不足天气也能有热水,基本都采用了所谓的光电互补技术,也就是在太阳能热水器上再增加一个电加热器。理论上说,只要热水不足就可以让该电热管加热。实际上由于消费者使用热水模式很复杂,一年365天日照情况也不是固定。所以根本没办法恰当的解决何时启动电加热最合适。采用温度控制、时间控制实际上都不行(因为日照充足天气刚注的自来水温度也低于设定温度,若单纯采用温度控制,那么会在不需要电加热时候也通电)。使得这个看上去简单的电加热控制问题没有任何太阳能热水器厂家能够完善的解决

⑥、在北方结冰地区碰见冬天下不来热水,由于上下水管路冻结室外管路没有保温或保温材料连接处不严,没有启用电热带 ,防冻装置不严密,虹吸管漏气等都会导致无法正常使用。

、还有一条严重缺点就是现在市场99%以上都是非常落后的非承压式(包括太阳能热水器领域几个强势品牌,销售的全部都是这种非承压式),俗称落水式。落水式热水器是指将热水器的水利用大气压力自然落入用水管道,这种热水器出水压力较小,其进水、出水只有一根水管,使用非常不方便,根本就谈不上舒适或者说舒适度低

顶水式是指一边上水,一边用进来的冷水将热水顶出水箱进入管道。顶水式热水器亦称承压热水器,这种热水器出水压力较大,喷淋效果好,洗浴舒适度高,产品价格高。

、使用不方便,注意事项多,真空管式太阳能热水器要注意上水时间,不能在中午上水。由于夏季光照强烈,真空管在太阳的照射下,管内空晒温度高达270℃~400℃,这时上水极易造成真空管炸裂。所以上水时,一定要选择早晨或晚上进行。其次要根据天气情况,决定上水量,保证洗浴时适当的水温。还要看天上水根据天气预报决定上水量,整天有雨,保留原有的水不上冷水。

、检修维护麻烦,要定期检查热水器的管道,排气孔等元件是否正常工作。定期检查排气孔,保证畅通,以免胀坏或抽瘪水箱;清洗真空管时,注意不要碰坏真空管下端的尖端部位;有辅助电加热装置的太阳能热水器应特别注意上水,防止无水干烧。夏季更换太阳能热水器上下水管的用户特别多,专家提醒用户,检查一下太阳能热水器水管保温层有没有老化、开裂,如果上下水管裸露在外,在太阳的暴晒下,容易变硬变脆,开裂漏水,必须提前加装保温层及防紫外线胶带,全面保护水管。

 

                                         四川兴邦机电科技有限公司2013.10.13

脚注信息
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