太阳能热水器的工作原理与内部结构图

前言：太阳能热水器是一种能够将太阳的光能转化成为热能的一种装置。阳光在穿过太阳能吸热管的第一层玻璃照射到第二层的黑色吸热层上，它就能将太阳光能中的热量进行吸收。第一层和第二层的玻璃之间是真空隔热的，因此它的传热速度将会大幅度的减少，这时被吸收的绝大部分热量就只能传送到玻璃管中的水中，这时实现了对水的加热。加热之后的水会沿着玻璃管的受热面往上进入到保温储水桶中，这时桶内的温度相对较低的水就会沿着玻璃管的背光面进入到玻璃管中进行补充，循环往复，使得保温同桶中的水不断进行加热。

一、太阳能的组成

   上面前言我们了解过了太阳能热水器工作原理之后，再来介绍一下太阳能热水器它的组成部件有哪些。太阳能也是由多个部件所组成的电器产品，其中集热器、保温水箱、支架等都是太阳能的主要部件之一。

集热器：集热器是系统中的集热元件，它的功能相当于是电热水管中的电热管。太阳能集热器主要利用的是太阳的辐射热量，因此在进行工作时它的加热时间只能是在太阳照射度达到一定值的时候才能进行。
保温水箱：保温水箱就是一种能够存储热水的容器，通过集热管采集到的热水必须要使用能够保温的水箱进行储存，防止热水热量的损失。在太阳能热水器中它的容量是指热水器中可以使用到的水容量，但是却不包括真空管中的容量。在保温水箱中它的内胆是水箱的重要组成部分，因此内胆用材的强度和抗腐蚀性是非常重要的，如今较好的保温方式就是聚氨脂整体发泡工艺进行保温。

支架：支架是支撑热水器和保温水箱的一个架子，太阳能热水器使用的支架需要保证其结构的牢固，同时稳定器也要高，通常情况下太阳能热水器它的支架使用都是不锈钢材质制作。

控制部件：太阳能要进行运行，它的控制系统是不能少的，通常太阳能热水器中它的控制器都是自动上水、水满或者是断水并且显示出水温和水位，同时带有辅助电热的太阳能热水器还具有漏电保护，防干烧的功能。

二、太阳能热水器工作过程详解

1、吸热过程
      太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度 。 现有的平板式集热器，基本上都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。影响平板式集热器板芯性能的主要因素，一是结构设计，二是表面吸收涂层。设计良好的集热器的板芯肋片效率应该在93%以上。集热器的板芯肋片效率与板芯结构、表面处理以及集热器整体结构有关。集热器整体结构的影响可以用总传热系数来描述，其影响程度与自身的几何尺寸(肋片厚度、材质)是一样。也就是说，在同等效率的情况下，集热器热损小时板芯可以薄一些。选择性吸收表面可以提高集热效率，但是市面上这类产品为了提高经济效益，往往肋片较薄。用于热水器场合时，这类产品的实际集热效果与选择性差一些(甚至没有选择性)但肋片厚一些的集热器不会有太大的区别。 

2、循环
      家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，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。

3、顶水式使用过程 
      家用太阳能热水器的用水方式分为落水式和顶水式。落水使用方式不受自来水供水影响，其缺点是使用过程中水温先低后高，掌握不好的话容易造成突然缺水的尴尬。顶水方式则是水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。在自来水有保证的情况下，推荐使用顶水方式。 家用太阳能热水器设计成顶水方式时，必须对水箱内部结构进行合理的设计，以保证出水均匀，避免形成水路“短路”或死角。使用管路最好设计成可以转换成落水式的连接方式，在自来水压力不足或停水时应急用。