太陽能熱水器，一種能夠吸收太陽能輻射能并將其轉化為熱能的設備，因其安裝簡便、節能效果顯著而備受推崇。無論是家庭熱水需求、商業場所還是工業制造，它都發揮著至關重要的作用。接下來，我們將深入探討太陽能熱水器的工作原理與結構。
太陽能熱水器工作原理圖

1、吸熱過程

真空管式太陽能熱水器：當太陽輻射透過真空管的外管時，集熱鍍膜會吸收這些輻射能，并沿著內管壁傳遞到管內的水。隨著水吸收熱量，其溫度逐漸升高，比重減小，從而上升，形成了一個向上的動力，這就是熱虹吸系統的工作原理。隨著熱水的不斷上升并儲存在儲水箱的上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充，這樣的循環往復使得整箱水都能升高至一定的溫度。

平板式太陽能熱水器：在集熱板內，介質因熱虹吸作用自然循環，及時將太陽輻熱量傳送到水箱內。此外，介質也可以通過泵的循環來實現熱量的傳遞，從而確保水溫的穩定。

2、循環管路

對于直插式結構的真空管式太陽能熱水器，熱水的循環主要依靠重力作用產生動力；而平板式太陽能熱水器則利用自來水的壓力來推動循環。盡管這兩種太陽能集中供熱系統各有不同，但它們都采用了泵循環的方式來確保熱量的有效傳遞。值得注意的是，由于太陽能熱水器的集熱面積相對較小，為了減少熱能損失，通常不會采用管道循環的方式。
 
太陽能熱水器自然循環集熱原理簡圖

在太陽能熱水器中，自然循環集熱是一種重要的工作原理。通過集熱器吸收太陽能并轉化為熱能，這些熱量使得循環管路中的水溫度上升，進而產生密度變化。由于熱水密度較小，會自然上升，而冷水密度較大，則自然下沉，從而形成自然循環。這種循環方式無需借助外部動力，即可實現熱量的高效傳遞。

3、系統運作

在太陽能熱水器中，自然循環集熱系統一旦啟動，便會持續工作。隨著太陽輻射的不斷增強，集熱器持續吸收太陽能并轉化為熱能，使得循環管路中的水溫度不斷上升。這種溫度的升高導致水的密度發生變化，進而推動自然循環的形成。熱水在上升過程中，將熱量傳遞給冷水，從而實現熱量的有效傳遞與利用。這一系列的過程，構成了太陽能熱水器自然循環集熱系統的完整工作鏈條。
1）溫差控制集熱循環

在太陽能熱水地暖系統中，集熱器溫測器和水溫感應器發揮著關鍵作用。它們能夠感知太陽能輻射，促使集熱管溫度上升。當集熱器溫度與水箱水溫的溫差達到預設值△t時，檢測系統會發出指令，啟動循環泵將中央熱水器中的冷水引入集熱器。隨后，這些水被加熱后再次返回水箱，從而確保水箱內的水溫維持在設定范圍內。

2）地暖管道循環系統

該系統通過增加熱水循環泵來強化地暖管道的循環控制。當水溫達到預設溫度時，地暖循環泵會自動啟動，高溫水通過地暖盤管在室內循環，持續提高室內溫度。一旦水箱水溫降至某一設定值以下，系統會智能地停止地暖管道循環泵的運行，以確保節能與舒適。

4、太陽能熱水器的安裝流程及準備工作

在安裝太陽能熱水器前，需要做好充分的準備工作。首先，要準備好施工工具，如螺絲刀、扳手、電鉆等，以便在安裝過程中使用。其次，打開熱水器的包裝，仔細檢查裝箱單中的配件是否齊全，包括真空管的數量和完好情況、電加熱元件的狀態、水箱箱體是否有損傷或凹痕、支撐輔件是否完備，以及智能控制儀的包裝是否完好無損。這些步驟都是確保太陽能熱水器能夠順利、安全安裝的關鍵。
 

5、安裝支架

（1）選擇合適的安裝位置。太陽能熱水器通常安裝在屋頂，且方向應坐北向南，略微偏西5~10°，以確保太陽能熱水器能夠獲得最大的日照時間，減少遮擋。同時，入戶管線的設計也應考慮減少，以提高日照效率。

（2）仔細組裝支架。在安裝過程中，應遵循說明書，將前片和后片組裝在一起，并使用扳手緊固螺絲，確保無松動現象。之后，安裝前后片的側斜撐，以增強支架的結構穩定性。

（3）完成水箱和真空管的安裝后，進行全面的螺絲檢驗，并逐一擰緊，以確保太陽能熱水器的穩固性和安全性。

6、穩固支架

通常，支架的固定方式有多種選擇，包括使用水泥墩、膨脹螺栓或鋼絲繩等，具體取決于屋頂的實際情況。若選擇鋼絲繩固定法，需將鋼絲繩或粗鋼筋套在前支架的左右框及桶托的左右U型環上，并緊固螺母以確保穩固。之后，將連接好的鋼絲繩或鋼筋向熱水器四角方向拉伸，并選擇適當位置在女兒墻或其他地方鉆孔，安裝膨脹掛鉤，使鋼絲繩或鋼筋與相應膨脹掛鉤的U型環牢固相連。

7、安裝水箱

（1）電加熱安裝步驟。首先，揭開電加熱口的防塵保溫蓋，松開內部螺絲，并撬開底部的塞子，仔細檢查內置的密封膠圈，確保其貼緊。接著，將內置電熱棒放入并貼緊，然后恢復防塵保溫蓋并上緊螺栓。

（2）水箱的組裝與放置。首先，把水箱平穩地放在預先組裝好的桶托上。然后，使用螺栓將水箱與桶托緊密連接，并確保架子與桶托的連接螺母被擰緊。調整水箱的位置，使其兩端與支架左右兩端的距離保持一致，同時確保真空管中心線與前支架平面保持平行。最后，將硅膠密封圈平穩地放入內桶的翻邊孔內。

8、安裝真空管

（1）管座安裝。將真空管管座安裝在支架的指定位置，確保集熱管的下部得到妥善安置。

（2）插管步驟。首先，仔細檢查保溫層水箱內膽套著的密封硅膠圈，以及真空管的工藝尾角是否完好無損。接著，觀察像水銀般的涂層透明度，并檢查管口是否存在加工毛刺或圓度問題。將真空管外密封膠圈輕輕推入真空管約15cm深處，然后用肥皂水充分浸濕管口。右手緊握真空管尾端，這樣不僅保護了工藝尾角，還能更輕松地用力插管。垂直于管口方向均勻用力、輕旋推入真空管，直至其完全插入水箱，并退回管座。重復此步驟，直至所有真空管都安裝完畢。

9、連接冷熱水管

（1）將進出水口用膠帶纏好，然后安裝上管件，并與太陽能專用管道進行連接。

（2）電伴熱帶需要緊貼在管道外壁，并使用粘性扎帶將其牢固扎緊。

（3）將傳感器安裝在太陽能水箱的商城水位儀孔中，并確保管道外側有厚聚乙烯橡塑管進行保溫。

（4）太陽能水箱的上水需要通過自來水接入。

10、接線

（1）電加熱接線。將紅色線作為火線，雙色線作為接地線，其余一根則為零線。剝去電線外皮，露出約2cm長的銅線，并套上熱縮管進行絕緣和防塵處理。接著，將電源線與這三根線進行對應顏色的連接，確保連接牢固，并用防水絕緣膠帶包裹好，以防止短路。

（2）電伴熱帶接線。在電伴熱帶的末端切一斜面，以增大兩線之間的距離，從而避免連接時的短路。使用絕緣膠帶充分包裹電伴熱帶，確保其完全絕緣。將電伴熱帶的端頭與管道的端頭對齊，并用絕緣膠帶固定在官道上，使其緊密貼合管壁。另一端則連接到智能控制儀的端子上，若系統中配備了增壓水泵，則水泵的接線需與電伴熱并聯連接。

11、安裝智能控制儀

（1）首先，在室內側墻的合適位置打孔，并插入塑料脹管，以確保測控儀的固定底座能夠穩固地安裝在墻面上。

（2）接著，將傳感器信號線與控制盒的信號線接口進行標記并仔細對接，確保插接牢固。

（3）最后，將恒溫混水電磁閥水平安裝，并注意將電磁閥的接線分別接入控制盒上的相應接線端子，以確保系統的正常運行。

12、調試與運行

安裝完畢后，首要步驟是接通控制器的電源并啟動運行。若系統表現正常，便可收拾工具并清理現場。隨后，需仔細核算并記錄室內安裝的所有部件及其數量，再與業主進行核實。若數據無誤，請業主簽字確認。

太陽能熱水器在氣溫較低的地區尤為適用，它已成為我們日常生活的得力助手。通過前文對太陽能熱水器工作原理、結構及安裝的詳細介紹，相信大家已對這一設備有了更為全面的了解。

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