【正文】 院新能源應(yīng)用工程系 水箱 聚氨酯 （ 1）、聚氨酯基本知識(shí) 定義：聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，符號(hào)“ PU”。但是中國太陽能熱水器的生產(chǎn)企業(yè)有 5000多家，除皇明、清華陽光、華揚(yáng)、太陽雨、 力諾瑞特 等 10個(gè)全國性品牌因質(zhì)量、售后服務(wù)過硬而市場(chǎng)知名度較高外，行業(yè)中存在著大量紛繁蕪雜的雜牌企業(yè)，這種狀況不利于行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，這就要求政府部門進(jìn)行規(guī)范，加強(qiáng)監(jiān)管引導(dǎo)。 20xx年，太陽能熱水器市場(chǎng)銷售額約為 320億元人民幣，產(chǎn)值億元人民幣以上的企業(yè)有 20多家； 20xx年，太陽能熱水器的出口額增長約為 28%， 6500萬美元左右，產(chǎn)品出口歐洲、美洲、非洲、東南亞等 50多個(gè)國家和地區(qū)。在 90年代全玻璃真空集熱管的科技成果通過中試轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 ——形成自行設(shè)計(jì)和配套的集熱管生產(chǎn)線是科技攻關(guān)的最杰出的成果。 20世紀(jì) 80年代太陽能熱水器列入國家 “六五 ”和 “七五 ”科技攻關(guān)項(xiàng)目。 中國的太陽能熱利用技術(shù)研究開發(fā)始于 20世紀(jì) 70年代末，其重點(diǎn)置于簡單，價(jià)廉的低溫?zé)崂?用的適用技術(shù)，如太陽能溫室， 太陽灶 ，被動(dòng)太陽房，太陽熱水器，和太陽干燥器。在太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太陽能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)無疑是最為成熟的，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也較光伏電池、太陽能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先一步。 市場(chǎng)分析 在全球能源形勢(shì)緊張、氣候變暖嚴(yán)重威脅經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活健康的今天，世界各國都在尋求新的能源替代戰(zhàn)略，以求得可持續(xù)發(fā)展和在日后的發(fā)展中獲取優(yōu)勢(shì)地位。真空管鍍膜生產(chǎn)線 1000條及配套設(shè)備，生產(chǎn)能力為 2億支，裝配約 20xx萬平方米太陽能熱水器，還有配套設(shè)備。形成配套的產(chǎn)業(yè)鏈。大量顯像管都在中國生產(chǎn)，吸氣劑也在中國生產(chǎn)。中國太陽熱水器 20xx年安裝量為世界的 77%。 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 20xx年到 20xx年太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。使用真空管的集熱器可在嚴(yán)寒、低太陽輻射下利用，很適合多種氣候。結(jié)構(gòu)就是一個(gè)拉長的暖棚，只不過在內(nèi)玻璃管上有一層選擇性吸收涂層。 1979年前后我國有些單位迎頭研發(fā)全玻璃真空管集熱器。 技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)分析 我們國家追溯 歷史在 1958年，天津大學(xué)有 。 太陽能熱水器的優(yōu)點(diǎn)是安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器，它以太陽能為主、電能為輔的能源利用方式，可全年全天候使用。 電熱水器的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)任何天氣變化，普通家庭可直接安裝使用，長時(shí)間通電可以大流量供熱水；使用時(shí)不產(chǎn)生廢氣，所以從這一點(diǎn)上講是既安 全又衛(wèi)生，目前市場(chǎng)上銷售的電熱水器多數(shù)還帶有防觸電裝置。 五、安全性方面 燃?xì)鉄崴鞯膬?yōu)點(diǎn)是加熱快、出水量大、溫度穩(wěn)定、結(jié)水垢少、占地小、不受水量控制。太陽能熱水器的價(jià)格都在 3000元以上。 四、價(jià)格方面 8升的燃?xì)鉄崴鲀r(jià)格一般在 800元以上，再加上安裝費(fèi)，大約在 1000元以上，有的甚至接近 20xx元。 三、功率方面 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 燃?xì)鉄崴鞯墓β室入姛崴鞔蠛芏啵靡粋€(gè) 8升的燃?xì)鉄崴骱?40升的電熱水器相比較， 8升燃?xì)鉄崴鞯墓β氏喈?dāng)于 1617千瓦，而 40升的電熱水器一般為 3千瓦，這也是為什么燃?xì)鉄崴骺蛇B續(xù)供應(yīng)熱水的緣故。所以在使用時(shí)，需要不停地去調(diào)整冷熱水的比例。 三、溫度穩(wěn)定性方面 燃?xì)鉄崴饔捎谑强焖偌訜?，并有調(diào)整溫度裝置，只要在使用開始時(shí)調(diào)到人體感覺舒適的溫度，而后就會(huì)一直保持在這一溫度恒定地供應(yīng)熱水。而電熱水器需要預(yù)先通電半小時(shí)左右，才能開始使用。 太陽能熱水器按照年平均氣溫 ℃、年日照時(shí)數(shù) 20xx小時(shí)、太陽總輻射總量年均為 ／平方米計(jì)算，如果集熱面積為 2平方米，年吸收太陽輻射能量為106千焦，按把水溫升高 35℃計(jì)算（基礎(chǔ)水溫 10℃），全年可提供生活用熱水（ 45℃） ，每人每次洗澡用熱水約需 50公斤，則全年可洗 1070人次，平均每天可洗 。拿一個(gè) 8升的燃?xì)鉄崴髋c一個(gè) 40升的電熱水器相比較， 8升的燃?xì)鉄崴骺蛇B續(xù)不斷地產(chǎn)生每分鐘 8升的熱水，而電熱水器需要間隔半小時(shí)加熱一罐水。 一、熱水產(chǎn)量方面 燃?xì)鉄崴饔?5升、 7升、 8升等不同的型號(hào)，是指在 1分鐘內(nèi)將水溫升高 25℃時(shí)所產(chǎn)的熱水量，如果自來水的溫度為 25℃，則每分鐘可產(chǎn) 50℃的熱水 5升、 7升或 8升。 使用性能優(yōu)勢(shì) 隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，越來越多的消費(fèi)者傾向于選擇太陽能熱水器，但很多人對(duì)使用這種產(chǎn)品又不是很了解。 太陽能熱水器工作原理 太陽能熱水器是太陽能成果應(yīng)用中的一大產(chǎn)業(yè)，它以環(huán)保、安全、節(jié)能、衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，迅速贏得了廣大消費(fèi)者的青睞，中國，是一個(gè)能源消耗大國，每年全國能耗約占全世界能耗總量的 1∕ 3，而全國總能耗中，有 1∕ 3是來自建筑能耗。尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器，它以太陽能為主，電能為輔的能源利用方式，使太陽能熱水器能全年全天候使用。管道質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)，保證有 10年以上的使用壽命。 設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。要求使用壽命可達(dá) 20年。要求結(jié)構(gòu)牢固，抗風(fēng)吹，耐老化，不生銹。 太陽能支架 保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽命可長達(dá) 20年以上。目前較好的保溫方式是進(jìn)口聚氨脂整體自動(dòng)化發(fā)泡工藝保溫。市場(chǎng)上有不銹鋼、搪瓷等材質(zhì)。 太陽能熱水器保溫水箱由內(nèi)膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。因?yàn)樘柲軣崴髦荒馨滋旃ぷ?，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必?通過保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ)存起來?？煞譃殇X氮單靶鍍膜工藝和銅、鋁、不銹鋼三靶鍍膜工藝?，F(xiàn)在很多設(shè)計(jì)院的給排水設(shè)計(jì)師已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題。而國外成熟的集熱器都是平板集熱器，平板集熱器具有壽命長、穩(wěn)定性高、可回收的優(yōu)點(diǎn)，但由于較真空管集熱器成本稍高，國內(nèi)生產(chǎn)的很多價(jià)格低廉的平板集熱器性能確實(shí)不好，因此被國內(nèi)主流太陽能廠家歪曲了平板集熱器的性能。 目前中國市場(chǎng)上普及的是全玻璃太陽能集熱真空管。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 組成以及制造材料 太陽能熱水器是由真空集熱管、保溫水箱、支架、連接管道等組成的。 家用太陽能熱水器設(shè)計(jì)成頂水方式時(shí)，必須對(duì)水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以保證出水均勻，避免形成水路 “短路 ”或死角。頂水方式則是水溫先高后低，容易掌握，使用者容易適應(yīng)，但是要求自來水保持供水能力。 三、 頂水式使用過程 家用太陽能熱水器的用水方式分為落水式和頂水式。一般地，支管的水力半徑應(yīng)在 10mm以上。當(dāng)水溫升高后，由于運(yùn)動(dòng)粘度減小，沿程阻力變小，局部阻力的影響變大。 多數(shù)情況下，自然循環(huán)家用熱水器系統(tǒng)管路中的流態(tài)都可以視為層流。 二、 循環(huán)管路 家用太陽能熱水器 通常按自然循環(huán)方式工作，沒有外在的動(dòng)力，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)只要有 5~6℃以上的溫差就可以循環(huán)很好。選擇性吸收表面可以提高集熱效率，但是市面上這類產(chǎn)品為了提高經(jīng)濟(jì)效益，往往肋片較薄。集熱器整體結(jié)構(gòu)的影響可以用總傳熱系數(shù)來描述，其影響程度與自身的幾何尺寸（肋片厚度、材質(zhì)）是一樣。設(shè)計(jì)良好的集 熱器的板芯肋片效率應(yīng)該在 93%以上。 現(xiàn)有的平板式集熱器，基本上都采用結(jié)合良好的多管組合方式，如滾壓或壓延方法等，其中走水管子與吸熱板之間的熱阻幾乎可以忽略。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實(shí)用的集熱器就有直管式、瓦楞式、扁管式、鋁翼式等二十多種。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱循環(huán)熱水器。而循環(huán)水箱下部的冷水比重較大，就由水箱下流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上 升。 當(dāng)集熱器吸收太陽輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。上升水管 5 與循環(huán)水箱 3 上部相連，另一端與集熱器 1 的上集管相接。 理 6 5 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 4 7 2 1 3 23 熱水器裝置簡圖 1集熱器 2下降水管 3循環(huán)水管 4補(bǔ)給水箱 5上升水管 6自來水管 7熱水出水管 熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成，圖中為典型的熱水器裝置圖。由此可見，即使沒有日照我們照樣可以 洗上熱水澡了。 4. 水箱加熱控制 此時(shí)，也許你會(huì)問如果沒有日照或者日照較弱時(shí)，到了晚上我們是否還能洗上熱水澡嗎？答案是肯定的，不要忘了這款熱水器還有一個(gè)從系統(tǒng)，這時(shí)它就要發(fā)揮作用了。若 T3N，打開熱水閥門 F3 并將保持一段時(shí)間，若 T3N，關(guān)閉 F3 繼續(xù)給太陽能集熱器加熱，知道溫度答應(yīng) N，當(dāng)打開 F3 時(shí)此時(shí)比較水管水溫 T2 與 N 的值，若 T2N 閥門 F3 繼續(xù)保持打江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 開狀態(tài)，否則關(guān)閉 F3。 3. 冷水集熱控制 此時(shí)熱水箱溫度已達(dá)到了 N，冷水要進(jìn)入太陽能集熱器，這時(shí)溫度為 T3，和當(dāng)日的設(shè)定溫度值相比較，若 T3N 則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時(shí)段大概為 9 點(diǎn)～20 點(diǎn)。然后開始比較溫度，若（ T3T15 攝氏度， T2T1）為止。 2. 循環(huán)水集熱過程 早晨水溫控制之后（ 7～ 9 點(diǎn)），設(shè)定當(dāng)日的水箱溫度 N（由兩位 BCD 次齒輪開關(guān)設(shè)定），輸入微機(jī)，再利用微機(jī)控制系統(tǒng)，通過太陽光能對(duì)熱水箱加熱以達(dá)到理想溫度 N。為了提供溫度不低于30 攝氏度的水，熱水器在清晨 47 點(diǎn)之間對(duì)水箱進(jìn)行電加熱，具體控制過程如下： 首先，關(guān)閉冷水閥門 F2 和循環(huán)水閥門 F1，然后微機(jī)開始進(jìn)行水箱的溫度采集，同時(shí)進(jìn)行溫度的比較，當(dāng)水箱的溫度小于 30 攝氏度時(shí)，電熱器 D 接通進(jìn)行加熱，同時(shí)微機(jī)繼續(xù)對(duì)熱水箱的溫度進(jìn)行采集。 相關(guān)應(yīng)用 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣管 不銹鋼保溫水箱 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 圖 21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 21為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，該圖的系統(tǒng)控制原理圖如下圖 22： T3 T2 F 3 熱 集 水 熱 太陽光 F1 箱 器 T1 D 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 自來水 F2 圖 22 系統(tǒng)控制原理圖 注釋： T1：熱水箱的溫度傳感器 T2：循環(huán)水管中的溫度傳感器 T3：集熱器中的溫度傳感器 F1：循環(huán)水閥門 F2：冷水閥門 F3：熱水閥門 此款 熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能：晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。 ，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè)計(jì)， 太陽能熱水器的推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全國太陽能熱水器累計(jì)安裝使用總量已達(dá) 300 萬平方米以上。設(shè)計(jì)可以參考以下的幾個(gè)意見： 江西太陽能學(xué)院新能源應(yīng)用工程系 ，若此地區(qū)沒有集中熱水供應(yīng)，可給用戶安裝太陽能熱水器，以提供熱水，提高住房的檔次，在