No17 徒弟太阳能热水器有哪些种类?
太阳能热水器可根据以下标准分类。
1.根据集热器种类分,可分为真空玻璃管式、金属平板式两种。
(1)真空玻璃管太阳能热水器(如图1-52所示为其实物图)是利用真空管集热,最大限度地实现光热转换,经微循环把热水传送到保温水箱,通过专用管路至用户。其缺点是体积比较庞大,管中容易集结水垢,不能承受较大压力,安装保养、维修困难,热效率比金属平板式低,故障率高,热启动较慢,使用寿命比金属平板式要短。
图1-52 真空玻璃管太阳能热水器
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由于真空玻璃管太阳能热水器采用真空管集热,不需要在集热部分再增加保温层,而且目前真空玻璃管无论在抗高温、抗打击,还是保温上,性能良好,造价较低,故被大多数生产厂家所采用。
(2)金属平板太阳能热水器(如图1-53所示为其实物图)是在传热性能极佳的金属片上,覆盖上吸热涂层,利用金属的传热性,将吸收的热量传于水箱中。金属平板太阳能热水器热效率高、金属管板式结构、免维护、性价比高、集热面积大;防冻、防爆(集热器介质永不结冻,不走水,不会出现炸管现象);外观美观,安装相对简单,一般安装在屋顶和平台上。其缺点是保温成本较高,价格也相对高一些。
图1-53 金属平板太阳能热水器
2.根据集热器与水箱的结合方式分,可分为一体式、分体式和闷晒式。
(1)一体式热水器又称紧凑式热水器,水箱和集热器在一起,即:将集热管直接插入水箱中,利用热水的循环,使得水箱中的水温升高。如图1-54所示为其实物图。
图1-54 一体式热水器
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一体式热水器是一种流行到现在最常规的热水器,目前国内安装的绝大部分太阳能热水器都是这种热水器。该太阳能热水器不适合在屋面上安装,只能安装在顶层:一是视觉效果不好,影响建筑美观;二是很难与建筑进行完美的结合;三是在屋面上安装一体式太阳能热水器较危险,加之一体式太阳能热水器本身无法解决的一些问题,如真空管易结垢、易炸管碎管、不承压、不易自动控制等,限制了它的推广和使用。
(2)分体式热水器又称分离式热水器,它又分为真空管集热器式和平板集热器式,水箱又分为竖式和横置式。分体式太阳能热水器是把集热管安装在室外或阳台,而水箱装在室内(即:室外部分的集热箱通过带保温层的循环水管与室内部分的储水箱连接,室外部分由支架牢固地固定在阳光能充分照射的建筑物立面上,如图1-55所示)。
图1-55 分体式太阳能热水器
分体式热水器的循环有两种:一种是靠水的自然循环,这种热水器热交换效率很低,远远不能满足用水要求;另一种是靠泵循环热交换,这也是为了解决自然循环效率低的问题,使用泵循环,可以明显改善水的热交换。
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壁挂式太阳能热水器(如图1-56所示为其实物图)作为分体式太阳能热水器的一种,它可以像壁挂式空调一样安装在阳台、窗口、屋顶,可灵活放置,且水路缩短,大大降低安装成本,它解决了高层无法安装的问题,使得非顶层的用户也可以使用,大大拓宽了太阳能热水器使用的条件,适合更多的大中城市太阳能的推广应用。
(3)闷晒式太阳能热水器有浅池型、塑料袋型、圆筒型等,其水箱和集热器是同一器具(即集热与贮热合二为一的整体式热水器),水箱通过玻璃直接照射加热,一面受热,其余保温。闷晒式太阳能热水器是将黑色红泥塑料袋或镀膜不锈钢管置于有玻璃盖盒中的涂黑铁皮容器中,外壳起到了一定的保温效果。
图1-56 壁挂式太阳能热水器
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闷晒式太阳能热水器具有安装方便(可以倾斜放置)、结构简单、水质清洁、不易污染、热性能良好、制造工艺简单、集热效果好、保温性能差、承受水压能力差等特点。
3.根据出水方式分,可分为承压式(顶水式)和非承压式(落水式)。
(1)承压式热水器全称为相变热导式全承压太阳能热水器,它的水箱不与大气相通,出水压力是靠自来水压力顶出(即一边上水,一边用进来的冷水将热水顶出水箱进入管道),出水压力比较大。目前分体式热水器都必须采用承压式水箱。
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承压式太阳能热水器的优点:顶水方式使水温先高后低,容易掌握,使用者容易适应,但是要求自来水保持供水能力;克服了普通太阳能热水器不承压的缺陷;解决了非承压太阳能热水器的自然压力与自来水冷水压力变化的不匹配,导致冷、热水调温无法恒定而忽冷忽热的现象。
承压式太阳能热水器的缺点:其采热片在内桶中的触头温度非常高,在北方碱性水地区很容易结垢,影响效能,甚至烧毁,另外价格也相对高一些。
(2)非承压热水器全称为直插式全玻璃真空管太阳能热水器,因其真空集热管与水箱之间依靠密封胶圈密封,故不能承受压力。非承压式太阳能热水器都是敞开的,就是上面的水箱有一根管子与大气是相通的,出水靠水箱的高度差,自然落下,使用水时产生压力。目前,在市场上销售的家用太阳能热水器最常见的大都是非承压真空管一体机,价格较为低廉,普及度较高。如图1-57所示为一体平板非承压太阳能热水器实物图。
图1-57 一体平板非承压太阳能热水器
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非承压式太阳能热水器的优点:它是比较成熟的产品,使用方式不受自来水供水影响;安全性、成本、使用寿命都比承压式太阳能热水器要逊色得多。
非承压式太阳能热水器的缺点: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;真空管里走水,有可能夏天爆裂、冬天结冻,需要比较完备的控制电路防止夏天干晒爆裂,冬天太冷结冻。
4.根据使用功能分,可分为普通太阳能热水器、全天候太阳能热水器、全自动太阳能热水器三种。
(1)普通太阳能热水器就是最基本的热水器,在晴好天气可出热水正常使用,但阴天时如果储藏的热水用完了,就不能出热水了。
(2)全天候太阳能热水器常备有电加热系统,当阴天时打开电加热开关,就可以出热水了,阴雨天照样能使用。如果再配套一个小容量的电热水器效果更好。
(3)全自动太阳能热水器就是能够对热水进行简单管理的热水器,装有定时电加热装置和定时上水装置,这种热水器一般无需人专心管理,只要打开热水器就可以出热水。热水器往往配有水位、水温显示器,使您对屋里的热水器的工作状态基本了解,有的控制仪还有排空和循环功能,使热水器更好使用。
5.根据水流方向分,可分为循环式、直流式两种。
(1)循环式太阳能热水器按水循环的动力可分为自然循环式和强制循环式。其中,自然循环式热水装置的蓄水箱置于集热器的上方,且水箱大多置于室外(需做好保温设施)。在运行过程中水温逐渐升高,经过一段时间后,即可使用水箱上部的热水,同时由补给水箱向蓄水箱补充冷水。其具有结构简单、运行可靠、不需要外来能源、水箱大等特点。
强制循环式太阳能热水器靠水泵使水在集热器与蓄水箱间循环。系统中备有控制装置,当集热器顶端的水温比蓄水箱底部的水温高时,控制装置启动水泵。反之,两者的温差低于限定值时水泵停止运行。
(2)直流式太阳能热水器又可分为热虹吸型和定温放水型。其中,热虹吸型是由集热器、补水箱、蓄水箱与连接管道组成的开式热系统。补给水箱的水位由浮球阀控制,使水位与集热器出口热水管(上升管)的最高位置处于同一水平。当集热器接受热量时,其内部水温上升,系统中形成热虹吸压头,从而使上升管中的热水流入蓄水箱,而补水箱的冷水则经下降管流入集热器。热水温度与太阳强度有关,日照越强,热水温度越高。
定温放水型在集热器出口安装温度敏感元件,通过控制器操纵装在集热器入口管路上的电动阀的开度,根据出口温度来调节流量,使出口水温始终保持一定。这种系统由于取消了补水箱,补冷水管直接与自来水管相接,因此必须装有质量好的电动阀。