新型太陽能熱水器之設計與應用

新型太陽能熱水器之設計與應用林孟亮新型太陽能熱水器之設計與應用太陽能熱水器太陽能熱泵太陽能冷氣太陽能發電輔具(追日系統)太陽能熱水器效益與現狀累計補助安娤面積達205.8萬平方公尺，普及率達6.7%，集熱器安裝密度，為每平方公里有52.63平方公尺之集熱器面積，世界排名第5。總效益每年約可節省約16.3萬公秉油當量，相當於減少535萬桶20公斤裝瓦斯用量，可抑制39.1萬公噸CO2排放量。

能源局預估國內今年安裝面積將持續成長，新增裝設面積將可達12.5萬平方公尺，將創造產值16.2億元。目前本島(離島)補助金額為每平方公尺補助2,250(4,500)元，占購置費用的20~40%。以一家四口為例，安裝太陽能熱水系統每年約可節省6300元瓦斯費用，扣除政府的補助後，預估計其安裝費用再5~7年便可回收。太陽能熱水器效益與現狀夏季熱水需求量遠小於冬季,且太陽熱冬季又較小,所以冬天需以輔助電熱加熱熱水體積龐大,安裝受限,未來美觀性設計融入建築物將是重要課題如何將光熱運用層面拓展,不侷限於熱水的運用太陽能熱水器的原理吸收陽光中熱能光波加熱熱水太陽能熱水器的構成集熱器

儲水桶

管路

控制系統

太陽能熱水器的構成集熱器(平板)金屬材料作成的平板式集熱器，金屬板面應用電鍍或烤漆技術附上一層選擇性吸收膜太陽能熱水器的構成集熱器(真空管)基本構造為內外雙層玻璃管套，中間為真空層，外層玻璃為透明，內層玻璃鍍有深色吸收膜，太陽輻射光波經由外層玻璃進入，經過真空層，被吸收膜吸收進入內層玻璃管中，並加熱其中流通的熱水，鍍膜與真空層具有阻斷熱能散失的功能，其所得到的熱水溫度會比板管式為高太陽能熱水器的構成儲水桶重點:保溫與斷熱要求:溫度下降<3℃/DAY

為減少冷熱水之混合，儲水儲內亦有種種設計，如分層隔板，進水檔板及進水噴管太陽能熱水器的構成控制系統

自然循環式和強制循環式主要為溫度控制及時間控制大部分家用太陽能熱水器都裝有輔助電熱器，可在日射量不足時在使用前輔助加熱達到所需溫度

強制循環式在儲水桶與集熱器間裝有一循環泵浦，當條件達成時，將啟動泵浦將集熱器較熱之熱水打至儲水桶內

(a)定時式

(b)光照式

(c)溫差式太陽能熱水器種類自然循環式太陽能熱水器強制循環式太陽能熱水系統

吸收太陽輻射熱，溫度升高密度變小往上升至儲水桶，儲水桶內較冷的水往下流至集熱器，產生自然對流循環而將儲水桶內的水加熱的裝置利用集熱迴路泵浦，藉溫差控制器使儲水槽內的水，強制流經太陽能集熱器，將集熱器所吸收的太陽輻射熱帶回儲熱槽太陽能熱水器種類儲置式太陽能熱水器

儲水桶本身不只有儲水功能，同時又具有收集太陽熱能功用之裝置。此種裝置構造簡單，價格低廉但集熱效率較低太陽能集熱器性能標準

FR(τα)：集熱器由表面受照射之日射量中獲得可用能量之最大比率。

FRUL：集熱器表面在與大氣溫度的溫差條件下，集熱器表面散失熱量的速率。

單位：瓦／平方公尺．℃（W／M2．℃）。註：金屬、非金屬平板及無面蓋集熱器之性能曲線全部高於表列性能曲線為合格；無面蓋集熱器之性能曲線於Ti-Ta／I小於0.02時，高於表列性能曲線為合格。

Ti：集熱器入口溫度（℃）。

Ta：大氣溫度（℃）。

I：日射量（瓦／平方公尺）。η=(FR(τα))-(FRUL)(Ti-Ta)/l

太陽能熱水器性能標準集熱器種類特性效率有面蓋熱水器儲置式熱水器無面蓋熱水器真空管熱水器η≧0.5≧0.5≧0.5≧0.5註：特性效率η為熱水器在全天測試中儲熱桶累積收集之能量淨值佔全天照射在集熱器表面之累積日照總量的最大比值。太陽能熱水器設計要求用水量與水溫

(1)家用洗澡用水

男生：每人50℃熱水50公升

女生：每人50℃熱水80公升

(2)旅館用水：每人50℃熱水80公升

儲水量與集熱板面積之比值V/A(公升/米2)

自然循環式V/A=50~80

強制式(使用泵浦循環)V/A=70~100

水溫要求較高低的，可用調整V/A值的大小佑逢太陽能

太陽能熱水器設置要求(1)集熱器安裝方位一定要面向正南

(2)集熱板水平傾斜角介於25~30度。

(3)集熱器不要被女兒牆、附近建築物或前排集熱器給遮蔭。

(4)強制式，每組集熱器之冷水管和熱水管長度和必須相等，且熱水 管愈短愈好。

(5)強制式，排氣閥必須裝在每排集熱器的最後一個熱水出口處和全 系統最高處。

(6)管路與集熱器連接處，必須做好防漏措施。

(7)安裝時，必先瞭解水壓情況，水壓不夠，要採取補救措施。佑逢太陽能太陽能熱水器發展經濟部能源局熱泵一種移熱的裝置冷氣機的另一種運用高cop值省能裝置太陽光熱的運用熱泵原理熱泵構成冷媒壓縮機冷凝器蒸發器熱交換器儲水桶循環泵熱泵冷煤冷媒的必要條件1.無色、無臭、無味。2.無燃性、無爆炸性、無毒性。3.蒸發潛熱大一一由液體蒸發成氣體時蒸發潛熱大，即單位冷媒能吸收的熱量大，產生較高的冷凍效果。4.液化容易，在低溫下時亦容易液化。因冷凝溫度高，常溫的空氣卻可做冷凝器的冷卻介質。5.汽化容易(即蒸發容易)，即使壓力不太低，亦能充分蒸發。6.安定性佳。7.對於金屬無腐蝕性，洩漏時容易偵測熱泵冷凝器.使冷煤液化.排出冷煤在蒸發器吸收之 熱量及壓縮機做功 產生之熱量熱泵蒸發器低壓中溫液態冷媒蒸發吸熱成低溫低壓之氣壓冷媒此時冷媒吸收室內空氣之熱量而蒸發，造成流經蒸發器之室內空氣下降

熱泵壓縮器把蒸發器中低温低壓的冷媒(Freon,氟利昂)經蒸汽壓縮機壓縮成為高温高壓的高熱蒸器家用冰箱和空調壓縮機都是容積式，其中又可分為往復式和旋轉式熱泵之種類空氣源熱泵以空氣作為“源體”，空氣源熱泵，通過冷媒作 用，進行能量轉移

水源熱泵以地下水作為冷熱“源體”，在冬季利用熱泵吸收其 熱量向建築物供暖，在夏季熱泵將吸收到的熱量向 其排放、實現對建築物供冷

地源熱泵以大地為熱源對建築進行空調的技術，冬季通過熱 泵將大地中的低位熱能提高對建築供暖，同時蓄存 冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建築物内的熱量 轉移到地下對建築進行降温，同时蓄存熱量，以備 冬用。熱泵耗能比較熱泵熱水器的優點熱泵+冷氣應用/business_home_hp.htm#home_heat_pump優點:

將冷氣機發揮最 大功能夏天:

冷氣+熱水冬天:

熱泵太陽能熱水器+熱泵.太陽能熱水器做預熱處理.熱泵作加熱處理優點:

陽光充足時太陽能發揮 作用陽光不足時熱泵取代輔 助電熱省電能太陽能冷氣吸收式冷氣原理太陽能冷氣太陽能發電槽式太陽能發電

１．聚光集熱系统。是系统的核心，由聚光镜、接收器和追日装置 構成。接受器主要有兩種：真空管式和腔式；追日方式采用一 维跟踪方式。

２．換熱系统。由預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器组成。當 系统介質為油時，採用雙回路，即接收器中介質油被熱後，進 入換熱子系统中產生蒸汽，蒸汽進入發电子系统發電。直接采 用水為介質時，可簡化此子系统。

３．發電系统。基本組成與常規發電設備類似，但需要配備一種專 用裝置，用於工作流体在接收器與輔助能源系统之間的切換。

４．蓄熱系统。太陽能熱發電系统在早晚或雲遮時必需依靠儲存的 能量維持系统正常運行。蓄熱的方法有熔融鹽。

５．輔助能源系统。在夜間或陰雨天，一般采用輔助能源系统供 熱，否則蓄熱系统過大會引起初期投資的成本太陽能發電塔式太陽能發電

塔式太陽能發電系统也叫集中式太陽能發電系统。塔式太陽能發電系统的基本形式是利用一群獨立追日反射鏡，將陽光匯聚集到塔頂部的接收器上，用以產生高熱，加熱熱傳介質產生高熱蒸汽，驅動蒸氣機發電機組或燃汽輪机發電機發電，將太陽熱能轉為電能。

塔式太陽能發電優点：

１．聚光倍數高，容易達到較高的工作温度，陣列群中的反射鏡數目越 多，其聚光比越大，接收器的集熱温度也就愈高２．能量集中過程是靠反射光線一次完成的，方法簡單有效３．接收器散熱面積相對較小，因而可得到較高的光熱轉換效率太陽能發電碟式太陽能發電碟式太陽能熱發電系统是利用抛物面反射镜，將入射陽光聚集在焦點上，放置在焦点處的太阳能接收器收集較高温度的熱能，加熱熱傳介質，驅動發電機組發電；或在焦点上直接設置太陽能史特林（stirling）發電裝置發電太陽能發電各系統比較/news/echo.php?id=18776.html太陽能發電塔式太陽能發電槽式太陽能發電碟式/cn/solar_news/20101203/713.html輔具追日系統台南縣柳營科