太阳能热水器，一种能够吸收太阳能辐射能并将其转化为热能的设备，因其安装简便、节能效果显著而备受推崇。无论是家庭热水需求、商业场所还是工业制造，它都发挥着至关重要的作用。接下来，我们将深入探讨太阳能热水器的工作原理与结构。
太阳能热水器工作原理图

1、吸热过程

真空管式太阳能热水器：当太阳辐射透过真空管的外管时，集热镀膜会吸收这些辐射能，并沿着内管壁传递到管内的水。随着水吸收热量，其温度逐渐升高，比重减小，从而上升，形成了一个向上的动力，这就是热虹吸系统的工作原理。随着热水的不断上升并储存在储水箱的上部，同时温度较低的水沿管的另一侧不断补充，这样的循环往复使得整箱水都能升高至一定的温度。

平板式太阳能热水器：在集热板内，介质因热虹吸作用自然循环，及时将太阳辐热量传送到水箱内。此外，介质也可以通过泵的循环来实现热量的传递，从而确保水温的稳定。

2、循环管路

对于直插式结构的真空管式太阳能热水器，热水的循环主要依靠重力作用产生动力；而平板式太阳能热水器则利用自来水的压力来推动循环。尽管这两种太阳能集中供热系统各有不同，但它们都采用了泵循环的方式来确保热量的有效传递。值得注意的是，由于太阳能热水器的集热面积相对较小，为了减少热能损失，通常不会采用管道循环的方式。
 
太阳能热水器自然循环集热原理简图

在太阳能热水器中，自然循环集热是一种重要的工作原理。通过集热器吸收太阳能并转化为热能，这些热量使得循环管路中的水温度上升，进而产生密度变化。由于热水密度较小，会自然上升，而冷水密度较大，则自然下沉，从而形成自然循环。这种循环方式无需借助外部动力，即可实现热量的高效传递。

3、系统运作

在太阳能热水器中，自然循环集热系统一旦启动，便会持续工作。随着太阳辐射的不断增强，集热器持续吸收太阳能并转化为热能，使得循环管路中的水温度不断上升。这种温度的升高导致水的密度发生变化，进而推动自然循环的形成。热水在上升过程中，将热量传递给冷水，从而实现热量的有效传递与利用。这一系列的过程，构成了太阳能热水器自然循环集热系统的完整工作链条。
1）温差控制集热循环

在太阳能热水地暖系统中，集热器温测器和水温感应器发挥着关键作用。它们能够感知太阳能辐射，促使集热管温度上升。当集热器温度与水箱水温的温差达到预设值△t时，检测系统会发出指令，启动循环泵将中央热水器中的冷水引入集热器。随后，这些水被加热后再次返回水箱，从而确保水箱内的水温维持在设定范围内。

2）地暖管道循环系统

该系统通过增加热水循环泵来强化地暖管道的循环控制。当水温达到预设温度时，地暖循环泵会自动启动，高温水通过地暖盘管在室内循环，持续提高室内温度。一旦水箱水温降至某一设定值以下，系统会智能地停止地暖管道循环泵的运行，以确保节能与舒适。

4、太阳能热水器的安装流程及准备工作

在安装太阳能热水器前，需要做好充分的准备工作。首先，要准备好施工工具，如螺丝刀、扳手、电钻等，以便在安装过程中使用。其次，打开热水器的包装，仔细检查装箱单中的配件是否齐全，包括真空管的数量和完好情况、电加热元件的状态、水箱箱体是否有损伤或凹痕、支撑辅件是否完备，以及智能控制仪的包装是否完好无损。这些步骤都是确保太阳能热水器能够顺利、安全安装的关键。
 

5、安装支架

（1）选择合适的安装位置。太阳能热水器通常安装在屋顶，且方向应坐北向南，略微偏西5~10°，以确保太阳能热水器能够获得最大的日照时间，减少遮挡。同时，入户管线的设计也应考虑减少，以提高日照效率。

（2）仔细组装支架。在安装过程中，应遵循说明书，将前片和后片组装在一起，并使用扳手紧固螺丝，确保无松动现象。之后，安装前后片的侧斜撑，以增强支架的结构稳定性。

（3）完成水箱和真空管的安装后，进行全面的螺丝检验，并逐一拧紧，以确保太阳能热水器的稳固性和安全性。

6、稳固支架

通常，支架的固定方式有多种选择，包括使用水泥墩、膨胀螺栓或钢丝绳等，具体取决于屋顶的实际情况。若选择钢丝绳固定法，需将钢丝绳或粗钢筋套在前支架的左右框及桶托的左右U型环上，并紧固螺母以确保稳固。之后，将连接好的钢丝绳或钢筋向热水器四角方向拉伸，并选择适当位置在女儿墙或其他地方钻孔，安装膨胀挂钩，使钢丝绳或钢筋与相应膨胀挂钩的U型环牢固相连。

7、安装水箱

（1）电加热安装步骤。首先，揭开电加热口的防尘保温盖，松开内部螺丝，并撬开底部的塞子，仔细检查内置的密封胶圈，确保其贴紧。接着，将内置电热棒放入并贴紧，然后恢复防尘保温盖并上紧螺栓。

（2）水箱的组装与放置。首先，把水箱平稳地放在预先组装好的桶托上。然后，使用螺栓将水箱与桶托紧密连接，并确保架子与桶托的连接螺母被拧紧。调整水箱的位置，使其两端与支架左右两端的距离保持一致，同时确保真空管中心线与前支架平面保持平行。最后，将硅胶密封圈平稳地放入内桶的翻边孔内。

8、安装真空管

（1）管座安装。将真空管管座安装在支架的指定位置，确保集热管的下部得到妥善安置。

（2）插管步骤。首先，仔细检查保温层水箱内胆套着的密封硅胶圈，以及真空管的工艺尾角是否完好无损。接着，观察像水银般的涂层透明度，并检查管口是否存在加工毛刺或圆度问题。将真空管外密封胶圈轻轻推入真空管约15cm深处，然后用肥皂水充分浸湿管口。右手紧握真空管尾端，这样不仅保护了工艺尾角，还能更轻松地用力插管。垂直于管口方向均匀用力、轻旋推入真空管，直至其完全插入水箱，并退回管座。重复此步骤，直至所有真空管都安装完毕。

9、连接冷热水管

（1）将进出水口用胶带缠好，然后安装上管件，并与太阳能专用管道进行连接。

（2）电伴热带需要紧贴在管道外壁，并使用粘性扎带将其牢固扎紧。

（3）将传感器安装在太阳能水箱的商城水位仪孔中，并确保管道外侧有厚聚乙烯橡塑管进行保温。

（4）太阳能水箱的上水需要通过自来水接入。

10、接线

（1）电加热接线。将红色线作为火线，双色线作为接地线，其余一根则为零线。剥去电线外皮，露出约2cm长的铜线，并套上热缩管进行绝缘和防尘处理。接着，将电源线与这三根线进行对应颜色的连接，确保连接牢固，并用防水绝缘胶带包裹好，以防止短路。

（2）电伴热带接线。在电伴热带的末端切一斜面，以增大两线之间的距离，从而避免连接时的短路。使用绝缘胶带充分包裹电伴热带，确保其完全绝缘。将电伴热带的端头与管道的端头对齐，并用绝缘胶带固定在官道上，使其紧密贴合管壁。另一端则连接到智能控制仪的端子上，若系统中配备了增压水泵，则水泵的接线需与电伴热并联连接。

11、安装智能控制仪

（1）首先，在室内侧墙的合适位置打孔，并插入塑料胀管，以确保测控仪的固定底座能够稳固地安装在墙面上。

（2）接着，将传感器信号线与控制盒的信号线接口进行标记并仔细对接，确保插接牢固。

（3）最后，将恒温混水电磁阀水平安装，并注意将电磁阀的接线分别接入控制盒上的相应接线端子，以确保系统的正常运行。

12、调试与运行

安装完毕后，首要步骤是接通控制器的电源并启动运行。若系统表现正常，便可收拾工具并清理现场。随后，需仔细核算并记录室内安装的所有部件及其数量，再与业主进行核实。若数据无误，请业主签字确认。

太阳能热水器在气温较低的地区尤为适用，它已成为我们日常生活的得力助手。通过前文对太阳能热水器工作原理、结构及安装的详细介绍，相信大家已对这一设备有了更为全面的了解。

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