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自然循环式亚博太阳能热水系统工作原理

时间:2019-05-23

亚博太阳能热水系统的分类以加热循环方式可分为:自然循环式亚博太阳能热水系统、强制循环式亚博太阳能热水系统、直流式亚博太阳能热水系统三种,这三种亚博太阳能热水系统涵盖了几乎所有类型的亚博太阳能应用。


自然循环亚博太阳能热水系统介绍:自然循环式亚博太阳能热水系统是指利用亚博太阳能使传热工质在集热器与贮水箱(或换热器)之间自然循环加热的系统。系统的循环动力为传热工质温度差引起密度差导致的热虹吸作用。


自然循环亚博太阳能热水系统工作原理:自然循环亚博太阳能热水系统是依靠集热器和贮水箱中的温差,形成系统的热虹吸压头,使水在系统中循环;与此同时,将集热器的有用能量收益通过加热水,不断储存在贮水箱内。


在太阳光照条件下,真空管集热器内的水温度被提高,与贮热水箱内的水温相比,水温差距较大。因此集热器内的水比重减小变轻,开始慢慢上升到高位的贮热水箱中,而贮热水箱内的水由于温度低,因此比重相对较大,水自然流回处于较低位的集热器内,如此不断的循环,使贮热水箱内的水温逐渐提高,这是一个缓慢的过程,水箱内的水位通常采用机械浮球阀控制。


系统运行过程中,集热器内的水受太阳辐射能加热,温度升高,密度降低,加热后的水在集热器内逐步上升,从集热器的上循环管进入贮水箱的上部;与此同时,贮水箱底部的冷水由下循环管流入集热器的底部;这样经过一段时间后,贮水箱中的水形成明显的温度分层,上层水首先达到可使用的温度,直至整个贮水箱的水都可以使用。


自然循环亚博太阳能热水系统分为:有补水箱系统和无补水箱系统。


有补水箱系统由补水箱向储水箱的底部补充冷水,将贮水箱上层的热水顶出使用,补水箱的水位浮球阀控制,有时称这种方法为顶水法。无补水箱系统:热水依靠本身重力从贮水箱底部落下使用,有时称这种方法为落水法。


顶水法的优点在于充分利用上层水先热的特点,使用者一开始就可以取到热水;缺点是从贮水箱底部进入的冷水会与贮水箱内的热水掺混,减少可利用的热水。落水法的优点是没有冷热水的掺混,但缺点是必须将贮存水箱底部不太热的水放掉后才可取到热水,所以既浪费水又浪费热量。


在有补水箱的自然循环系统中,与贮水箱相连的管路较多。正确的连接口位置是保证系统高效能的必要条件。一般上循环管入口应与下循环管出口成对角线布置;下循环管出口应在贮水箱最低位置;上循环管入口宜设置在距离贮水箱顶5~20厘米处不等,视贮水箱的容积而定,但必须在水面以下,若露出水面,则系统循环将停止;补给水入口设在贮水箱侧壁比设在箱底有利;贮水箱顶部有排气管,与大气相连通;取热水管出口与上循环管入口的开口对称但位置稍低,若取热水管出口太低,则出口以上部分热水由于顶不出而不能加以利用。


在双回路的自然循环系统中,换热器通常是蛇形盘或带联箱的管簇,浸没在贮水箱的下部;换热器也可以同心套筒,套在贮水箱的外部。换热器的两端与集热器的进口直接相连,构成自然循环回路。设计系统的换热器时,必须与自然循环回路中的热虹吸流动和该流动状态下的传热效果联系起来作综合考虑,而且不能忽略换热器本身的热容量。从换热器换热面积的大小对系统性能的影响而言,存在一个最佳值。若换热器的换热面积小于最佳面积,则换热器的传热温差大,降低集热器效率;反之,若换热面积大于最佳面积,则导致集热器的出口温度低,由此增加的有用能量收益为换热器自身的热容所消耗,对系统的热性能没有贡献。根据经验,换热器的最佳换热面积与集热器采光面积的比值为0.4~0.6。

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