太阳能热水系统介绍

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1、太陽能熱水系統介紹一、集熱器(collector)基本組成吸熱板（absorber）表面塗上選擇性吸收膜，吸收太陽輻射能量。其上有管路導引工作流體（一般常用水作為工作流體），將吸熱板上所吸收之太陽熱能傳輸至使用端利用。選擇性吸收膜（SelectiveSurfaceCoating）具有高吸收率、低放射率之光學特性，主要將太陽輻射能大量吸收，並降低輻射損失。由於吸熱板吸收太陽輻射能量，集熱板表面溫度提高，為降低與表面空氣之對流損失（或受風影響）及熱傳導損失，因此，吸熱板上方以透明面蓋與大氣隔離；集熱器周圍及底部因太陽光並直接非照射，所

2、獲能量有限，故以保溫材料包覆，以降低熱損。透明面蓋保溫材料吸熱板（鍍吸收膜）圖1、金屬平板集熱器主要組成結構圖二、儲熱桶（StorageTank）由於太陽能並非穩定供應，為供應陰雨天、夜間時之負載需求，需藉由儲熱桶儲存熱能，穩定供應負載熱能。儲熱桶一般依外型長寬比分為臥式與立式兩種。三、集熱器種類（TypesofCollectors）商用集熱器可分為平板式集熱器、真空管式集熱器、熱管式集熱器、儲置式熱水器。1.商用平板式集熱器之集熱板形式一般為銅板銅管、銅鰭片銅管、不鏽鋼板管、非金屬板管（高分子化合物）等。依用途、操作溫度及設置成

3、本之考量，透明面蓋成為非必要元件，因此，又分為有面蓋式集熱器及無面蓋式集熱器。一般非金屬平板集熱器主要由EPDM或Copolymer等製成，用於溫水游泳池。圖2、銅鰭片銅管式金屬平板集熱器結構圖圖3、應用於溫水游泳池之無面蓋EPDM式非金屬平板集熱器2.商用真空管集熱器之集熱板形式有玻璃管、銅鰭片銅管、銅管等。集熱板周圍以透明材（玻璃管）包覆，內部抽製成真空狀態，以降低內部空氣造成之傳導熱損。由於真空管式集熱器之上下四周均為透明材，因此，有些產品配合聚光用反射板，將太陽光有效集中在集熱板上，提高收集能力。圖4、全玻璃式真空管集熱器

4、圖5、銅鰭片銅管式真空管集熱器3.熱管式集熱器係將集熱板之導管做成熱管形式，以提昇集熱板在寒地、高山、防結垢應用方面之適用能力。因此在集熱器外型結構上有平板式熱管集熱器及真空熱管式集熱器。圖6、熱管式集熱器示意圖4.儲置式集熱器在結構上係將集熱器與儲熱桶結合在一起之複合體。換句話說，儲置式集熱器是一種兼具集熱與儲熱功能之集熱器。圖7、儲置式集熱器四、系統種類（TypesofSystems）太陽能集熱器之應用系統主要依循環系統分類，分為自然循環式系統（passivesystem）與強制循環系統（activesystem）兩種。太陽能

5、集熱器系統之功能當然在於收集太陽熱能、傳輸此一熱能、及儲存熱能，以供應使用。而自然循環式系統之傳熱（循環）之動力方式係利用虹吸原理，以工作流體之密度因溫度改變（受重力影響）造成之對流動力，驅動工作流體循環傳輸熱能。強制循環式系統係利用控制器控制泵浦，以驅動工作流體循環，傳輸熱能。因此，對於虹吸特性低之系統設計，均以強制循環式為主，其系統特性如儲熱桶之底部較集熱器頂端低。儲熱桶集熱器集熱器儲熱桶泵浦圖8(a)、自然循環式系統圖8(b)、強制循環系統太陽能集熱器之應用系統依工作流體性質分類，分為太陽能空氣加熱器與太陽能熱水器兩種。太陽

6、能空氣加熱器主要以空氣為工作流體，在集熱器中吸收太陽熱能，以熱空氣利用在乾燥、除濕等。太陽能熱水器主要以水為工作流體，在集熱器中吸收太陽熱能，以熱水方式利用在盥洗、養殖、工業預熱等。集熱器集熱器送風機儲熱桶圖9(a)、太陽能熱水器圖9(b)、太陽能空氣加熱器太陽能集熱器之應用系統依工作流體之加熱循環形式，分為直接（循環）加熱oo式及間接（循環）加熱式。由於水在90C以上或10C以下之相態變化，對系統造成複雜性，因此，往往在水中加入抗凍液、或直接使用熱媒油，以降低工作流體之相態變化現象及提升操作溫度範圍。此類系統之工作流體若因不適合

7、直接利用，而必須利用熱交換器引進另一循環系統來使用者，稱為間接循環加熱系統。在另一方面來說，不需利用熱交換器介入另一循環系統，以集熱器內之工作流體，加熱後（吸收太陽熱能）直接利用者，稱為直接循環加熱式系統。集熱器集熱器儲熱桶儲熱桶熱交換器圖10(a)、間接循環加熱系統圖10(b)、直接循環加熱式系統五、應用種類（TypesofApplications）太陽能熱水器系統：o＊魚類養殖業（25~28C）o＊暖房（25~28C）o＊溫水游泳池（28~30C）o＊家用、宿舍、旅館等盥浴（55~60C）o＊工業製程預熱（80C以上）o＊除濕

8、（80C以上）太陽能空氣加熱器系統：o＊暖房（25~28C）o＊溫室栽培（25~28C）o＊農業、木材乾燥（80C以上）o＊除濕（80C以上）