太阳能(家用工程)热水器的安装使用与维修

太阳能(家用;工程)热水器的安装、运用与修理书目前言出版前的话………………………5第一节为什们要开发太阳能………………5一、世界能源日趋惊慌…………5二、我国资源比较贫乏…………6三、人类生存环境恶化………6四、太阳能热利用的可能性……………………6五、太阳能利用的优点…………8其次节、人类开发太阳能的历史………………9一、萌芽和理论阶段………………9二、太阳能的发展和受挫阶段——1996年前…………………10三、太阳能利用的产业化时期——1996年—2006…………11第三节、太阳能进入快速成长期……………11一、太阳能热水器的普及进入一个新的历史阶段……………11二、我国在开发太阳能方面走在世界的前列…………………12第四节、从事太阳能工作的光荣和艰辛——出版本书的目的…………13第一章太阳能的热利用原理……………………15第一节、一般家用真空管太阳能热水器…………………15一、太阳能热水器总体构成……………………15二、太阳能热水器的基本参数…………………16三、家用太阳能热水器种类……………………16其次节、真空管…………………17一、真空管集热原理…………17二、真空管的规格和派生的产品……………17三、真空管好坏的鉴别…………18四、真空管的基本数据…………18第三节、保温水箱和支架………………19一、保温水箱的材料组成………19二、支架…………20第四节真空管太阳能热水器的集热原理…………………21一、太阳能热水器的集热原理…………………21其次章太阳能热水器运用的物理原理………22第一节、同水位原理……………………22一、两个装有液体的容器，在容器与大气相通的状况下，水面的高度是一样的。………………22二、同水位原理的引申…………22三、同水位现象告知我们什么…………………24其次节、水的压力原理…………………24一、水和容器的压力原理………24二、举例说明……………………25第三节、水的热分层原理………………25第四节、太阳能热水器的加热测算……26一、用水量的计算………………26二、水的加热估算………………26第五节、太阳能热水器的安装与纬度的关系…………27第三章太阳能热水器的安装设计及安装……29第一节、一般家用太阳能热水器几种常用的安装方法………………29一、手动限制太阳能热水器安装图……………29二、机械式自动进水安装方案…………………31三、带太阳能限制仪的太阳能热水器的安装…………………33其次节、太阳能热水器的安装方法和的基本学问………34一、安装中留意的问题…………34二、安装前的打算工作…………35三、太阳能热水器的安装过程…………………36第三节、几种较困难的太阳能热水器安装方法………44一、用水泵供水的太阳能热水器的安装………44二、用水泵供热水的太阳能热水器的安装……46三、管道循环的安装……………47四、两台太阳能热水器的安装…………………49五、自备水箱用户的牢靠安装…………………50六、斜屋顶太阳能的安装………51七、承压式太阳能热水器的安装………………52第四章太阳能热水器的限制及太阳能热水器限制器………………56第一节、水位水温传感器………………56一、太阳能水位的限制原理……………………57二、温度限制原理………………58三、太阳能热水器常用的水位水温传感器……59其次节、时间阶段限制………62一、设定自动状态………………62二、其他的时间设定和应用……………………64第三节太阳能限制仪的爱护功能和其他附带功能……64一、爱护功能……………………64二、太阳能自动限制的其他功能………………65第四节、一些限制部件的原理及运用…………………67一、阀门与开关…………………67二、水泵及自动开关……………68第五章太阳能热水器的运用、故障解除和修理…………73第一节、太阳能热水器的运用…………73一、一般状况下的运用…………73二、太阳能与其他热水器的协作运用…………73三、对已经出故障的太阳能热水器的维持运用………………76其次节、太阳能一般常见故障和解除方法………………77一、太阳能水箱漏水……………77二、太阳能热水器没有水下来…………………79三、太阳能水箱无法上水或者无法上满水……80四、热水不热或不够热………81五、出水压力不够………………82六、用热水时放出的冷水太多…………………82第三节、电气部分引起的故障的解除…………………83一、电加热不起作用……………83二、一些用电器的故障及推断…………………85第四节、典型故障的查找和解除………86一、热水器冒水…………………86二、太阳能仪表指示有热水，但水下不来……87三、震荡现象……………………87第五节、太阳能热水器故障简表………88第六节挽救太阳能孤儿，无爹无娘的太阳能的修理…90一、太阳能孤儿的一般状况……………………90二、限制系统具体的复原过程…………………91第六章太阳能热水器工作中的补充学问……97第一节万用电表的运用和太阳能电路的检测………97一、指针式万用表的运用………97二、数字式万用表………………102三、用带钳表的万用表检测电流…………104其次节太阳能热水器的重点检测…………105一、检测电加热系统是否正常…………………105二、检测进水电磁阀等是否正常………………107三、检测水温水位接线是否正常，水温、水位传感器是否正常……………108四、检测水泵系统是否正常……………………109出版前的话在史无前例的无产阶级文化大革命中，我是一名一般的工厂机修工人,业余爱好是无线电，经验了从矿石收音机到半导体时代。我的志向是当一个人人敬重的工程师，当然最好是搞飞机火箭的。我属于干一行爱一行的人，在当工人的几年里，我仔细钻研业务，车、刨、铣、钳、电，我样样都会。复原高考后，我考上了南京航空航天高校机械系，童年的梦好像正在变为现实。但是阴差阳错，毕业时正碰上航空工业调整规模，我的航空梦没法实现，被分到电机厂，与发电机打起了交道，从技术员做到高级工程师，当过销售经理、总工程师、国营企业厂长、合资企业副总经理、总经理。正是有了这些经验，我才有可能在90年头初办起了民营企业。在长期从事能源的制造、研发、销售工作中，感受到世界能源的危机，促使我把目光投向太阳能这一好产品，为此我们工厂生产出福建省第一台家用太阳能热水器，后又生产出深圳市第一台家用太阳能热水器。在长期的工作实践中，本人经验了太阳能热水器行业从萌芽到成熟，乃至在世界上逐步普及的过程，经验了太阳能技术从故障不断到逐步成熟，乃至产生新的突破的过程。太阳能热水器是个利国利民的好产品。为了搞好这项工作，本人亲自参加近万平方米的太阳能工程和近千台家用太阳能热水器的安装调试工作，历经14年。通过这些工作，我获得了大量现场资料，也体验了太阳能同行的辛苦。在这十几年的生产经营过程中，在太阳能普及推广工作中，在与外国客户的交往和产品外销的安装状况过程中，我亲身感觉到太阳能安装和修理技术推广的重要性。为此，从2006年起先，我着手筹备这本介绍和推广太阳能技术的书，断断续续写了近四年，几乎占用了我全部的业余时间。在这个过程中我不断遇到新的问题，不断进行补充。时至今日，拙作即将面世。在此，感谢与我共同奋斗的同事们，他们的工作为我供应了一手的珍贵的材料。感谢慧聪网的编者们，为这份太阳能资料的传播供应了良好的渠道。希望这份小作能为太阳能的普及和推广做出一点贡献，这就是笔者的心愿。前言第一节为什们要开发太阳能世界能源日趋惊慌在当前，世界能源日益惊慌，油价高涨，具有关资料统计，石油、自然气等化学燃料只有20年的开采期，特殊是随着第三世界国家的发展，中国、印度等人口大国汽车的普及，更加剧了石油等化学燃料的惊慌，这些化学燃料的用完年限可能比专家们的预料还要缩短。还有煤，尽管还有也许200年的开采期，但温室效应严峻，用煤发电造成环境污染。而且随着社会的进步，对劳动环境的改善要求不断提高，煤的开采的成本上升很快。目前我国的现状是百万吨煤死亡率3.4人，每年都有几百个工人为了开采煤而献出了生命。由于煤的开采社会成本过高，人们将不得不削减它的用量，因此亟需找寻更平安更便利的能源供应。二、我国资源比较贫乏我国是世界上资源比较贫乏的国家，国人的主要资源占有率，石油为世界人均值的11%，煤为51%，自然气为4%。由于人口众多和经济的快速发展，我国已经成为世界能源消耗量最大的国家，成为世界第一大石油进口国。二十一世纪我国的大部分家庭将逐步实现现代化，家庭热水供热是必不行少的。依据国外的统计资料表明：全世界人工生产的能量总消耗的25%将被用于制造家庭热水。据测算，我国10年内要解决4亿家庭热水需求（按欧美一般标准），若采纳电加热，需新增装机容量45000万KW，相当于40多个长江三峡一期工程，增加投资80000亿元。若采纳燃气供热，则每人每年以30立方计算，需400亿立方，投资花费约10000亿元以上，相当于80~120条西气东输工程。如此巨大投资难度之大可想而知。若采纳电加热、气能加热等方法解决热水问题存在很大的困难，在我国当前的财力下是几乎不行能做到的。在这种形势下，找寻新的能源替代物，开发可再生能源已经成为刻不待时的工作。为此，广泛采纳太阳能供热水已为业界所共识。三、人类生存环境恶化由于大量的运用化学能源，造成全球的温室效应现象严峻，气候逐步变暖，全球气温在近代的100年内上升了2度，南极冰山正逐步削减，海平面渐渐上升。这种人们称之为厄尔尼诺效应的现象，已经对人类的生存产生很大的威逼，所以，找寻新的能源供应是当今世界的一大须要。四、太阳能热利用的可能性1、太阳能的能量巨大，取之不尽用之不竭地球每年接受的太阳能能量为1×10十八次方，是世界年耗能的一万倍，地球被照耀5分钟，就等于地球目前一年消耗的总能量。太阳能的能源是取之不尽、用之不竭的，也许尚有3亿年的生命周期2、、我国应用太阳能良好的自然条件：我国地处温带与亚热带地区，太阳能资源丰富，全国三分之二的国土面积年日照小时数在2200小时以上，年太阳辐射总量大于每平方米5000兆焦（相当于加热30-40吨的热水），属于太阳能利用条件较好的地区。西藏、青海、新疆、甘肃、内蒙古、山西、陕西、河北、山东、辽宁、吉林、云南、广东、福建、海南等地区的太阳辐射能量较大，完全可以利用太阳能供应80～90%以上的热水供应满足一般用户需求。在西藏、云南等高原地区日照强度已经超过为6000兆焦；广东、广西、海南虽然日照强度在5000兆焦左右，但环境温度高，利于太阳能能量的保存。这些地区太阳能利用条件优于全国其他地区，为太阳能的利用创建了良好的条件。（图0-14-1为国内年太阳能分布图和表0-14-1为各地的日照时辰表，供参考）应当指出的是，在四川、贵州的部分日照时间较短的地区，目前也有相当多的居民安装了太阳能热水器，而且效果比较满足。这只能归理为太阳能热水器汲取的并不是可见光，虽然在某些地区太阳较长时间被云层遮挡，但不行见光仍旧可以透过云层到达地面，被太阳能热水器汲取。3、国家大力提倡节能和利用太阳能；出台了一系列的节能减排政策。当前，美国、德国、英国、法国、西班牙等国对节能产品均实施财政补贴。而国内，国家已经把太阳能热水器列入家电下乡的的补贴范围，在本书完稿之时，已经有21个省市区出台了强制性安装太阳能热水器的政策，部分市县也出台了太阳能财政补贴的政策。在这种形势下，我国太阳能的普及速度将大大加快。图0-14-1：中国年太阳能分布图为了便于太阳能资源的开发与利用，按年太阳总辐照量空间分布，我国的太阳能资源可以划分为四个区域：表0-14-1：中国太阳能资源区划表名称地区类别年辐射量兆焦/平方米占国土面积地区极丰富带I≥670017.4%西藏大部分、新疆南部以及青海、甘肃和内蒙古的西部很丰富带II5400~670042.7%新疆大部、青海和甘肃东部、宁夏、陕西、山西、河北、山东东北部、内蒙古东部、东北西南部、云南、四川西部丰富带III4200~540036.3%黑龙江、吉林、辽宁、安徽、江西、陕西南部、内蒙古东北部、河南、山东、江苏、浙江、湖北、湖南、福建、广东、广西、海南东部、四川、贵州、西藏东南角、台湾一般带IV<42003.6%四川中部、贵州北部、湖南西北部4、全民的环保意识不断增加，为太阳能产业供应了巨大的市场空间。近年来世界各国和中国政府都在大力宣扬节能减排，绿色环保的概念，国人的环保节能意识大大加强，环保理念不断更新，选用太阳能热水器的客户不断增多。从2008年起，全国太阳能热水器的销量已经超过燃气热水和电热水器的销量之和，且每年都以30%的速度增长，太阳能热水器的年产销量已经达到800万台。由于中国在太阳能普及方面的成就，使得世界各国都纷纷到中国选购 太阳能热水器，目前我国的太阳能热水器已经出口100多个国家和地区，年出口量达到100万台。依据当前的形势，太阳能热水器作为家庭生活热水的主要来源已成定局，太阳能热水器的销量还将快速增长。五、太阳能利用的优点1、节约能源我国是一个能源缺乏的国家，节能是一个重要的国策，在当今的各种节能产品里，太阳能热水器是最节能的，可以达到节能80%以上的效果；假如与空气能的协作，更可以达到节能94%以上的效果，这是目前任何节能产品都无法达到的。太阳能热水器在我国的家庭、学校宿舍、医院病房、宾馆旅社等已经获得广泛的应用。每年节约了大量的能源和费用。同时，太阳能为工业供应热源也存在很大的机会，比如，食品厂的热水、印染厂的热水、干燥用的热油、服装行业的蒸汽等，都可以通过太阳能进行预加热，这样可以节约70%以上的燃料开支。2、削减国家投资能源的制造和输送，占整个国家的投资的25%以上，假如大量采纳太阳能，将会削减国家对电力、石油、煤炭和交通方面的投资达10万亿以上。（表0-15-1简洁概括了太阳能热利用的成效）3、节约家庭开支中国是一个人口众多的国家，家庭能源的消耗量很大，从家庭洗浴来看，每户正常耗电80%为热水器所占用，通常三口之家的月耗电量为300度。若采纳太阳能热水器供热，则每月可节电约240度，以每度0.5元计算，则全年将可节约电费1440多元，两年就可收回购机成本（太阳能成本为2000元/台）。为此，采纳太阳能供热不失为节约家庭开支的一种好举措。表0-15-1、太阳能热水器显著的节能效果（假设国人50%运用太阳能作为供热能源，每人每天用热能4000千卡）节约柴油节约发电量节约煤8577.5万吨30．23亿千瓦（度电）26213万吨2个大庆的产油量11座三峡水电站和170个70万千瓦的火力发电厂占全国目前产量10%，挽救88.4名矿工的生命4、平安牢靠，无环境污染，利于创建良好的生存条件由于太阳能热水器不产生有害气体，无污染，无噪音，对人体是最平安的。运用太阳能热水器，可以削减发电机厂的燃煤排烟量与燃气热水器排出的有害气体，削减大气污染，改善我们的居住环境，削减温室效应的危害，同时间接地削减煤矿工人的伤亡。（表0-15-2为太阳能热水器的减排效果）表0-15-2、太阳能热水器的减排效果本计算依据是：1。5平方米太阳能热水器有热水器面积减排二氧化硫减排碳氧化物减排烟尘减排二氧化碳1.5平方米（千克）52.423.840.51730我国目前的保有量1.45亿平方米（万吨）506230391167235、太阳能的开发利用为社会供应了大量的就业机会目前国内有太阳能工厂约2000家，专业的产业工人有12万人，供应安装服务的经营店、点约12万个，服务人员36万人，加上各种专业配套的工厂和供应网点，据有关材料统计，太阳能光热产业目前供应了大约250万人的就业机会。随着太阳能产品的渐渐普及，将为社会供应大量的就业机会。实践证明，太阳能热水器是一种经济性好、平安性好、环保性好的“三好”产品，随着新能源理念的加强，人们的生产方式、生活方式和社会管理方式的日趋生态化，太阳能的利用已经得到全社会的相识，太阳能热水器也正在走进千家万户。其次节、人类开发太阳能的历史一、萌芽和理论阶段人类利用太阳能应当是特别早的事了。传闻三国时，关云长在长坂坡与刘备走散，带着一队兵马一边爱护刘备的廉、糜二夫人，一边找寻刘备。在旅途奔波中，两位夫人的洗澡成了大问题，关公于是想出了一个方法，白天行军时用羊皮攮子装满水，驼在马背上，让太阳晒，晚上就有热水供两位夫人洗澡。后来关云长与刘备会合了，刘备见到两位夫人，不仅没有奔波的乏累，而且面色白皙娇嫩，不禁大喜，一问才知是每天都洗“太阳水”的原因。这一段民间传闻，说明白三国时代国人就有利用太阳能的意识了。至于在几千年来，人类利用太阳能晒食物，晒衣服，用太阳能加热水，利用热不平衡抽水等初级的太阳能利用已经持续了几千年。但太阳能利用产生升华、产生了太阳能利用的重要发觉和理论还是近代的事：1955年以色列科学家泰伯等提出了选择性汲取涂层的基础理论，并探讨胜利运用的黑镍等选择性涂层，为太阳能高效集热器的发展创建了条件。法国科学家卡诺和英国科学家开尔文提出的热泵理论，为进一步开发太阳能供应了理论基础。二、太阳能的发展和受挫阶段——1996年前1973年世界第一次爆发的石油危机引发了太阳能的第一轮开发热潮。世界各国除了在节约能源方面下功夫外，也将目光投向了新能源，其中太阳能是重点。美国也生产了相当数量的太阳能热水器，政府也提出了一系列的激励新能源的政策。在这种世界大形势下，我国的有关部门和高等院校探讨者也对太阳能利用作了初步的探讨，其中典型的就是北京等地生产的铝皮盒子，也称焖晒罐式太阳能，这也是我国对太阳能利用的第一个工业化的产品。早期的太阳能产品，必定有很多不足：一是效率较低，保温无法处理；二是故障率高，修理成本高，这就使太阳能产品的推广在欧美这些劳动力成本高的国家遇到很大的阻力。随着石油危机的缓解，美、欧等国的太阳能企业纷纷停产，太阳能产业进入低谷。三、太阳能利用的产业化时期——1996年~2006年从上世纪90年头起先，以色列、德国独创了平板式太阳能集热器，并逐步进行推广，在集热器芯片工艺上采纳了选择性汲取材料这一新的技术，使得太阳能集热器的效果大大提高，平板式集热器的独创使得太阳能进入产业化时代，以色列也成为世界太阳能最为普及的国家。平板式技术也被我国相关探讨所和企业引进，在云南省获得大面积的推广和运用。但是当时的平板式集热器保温差，存在散热快，冬天效率低甚至不能产热等缺点。因此，人们接着找寻一种保温效果好，在冬天能够运用的集热器。在澳大利亚有关专家的探讨成果的基础上，清华高校的殷自强教授独创了太阳能真空管集热器，它是受当时常用的真空保温的热水瓶和真空电子管工艺的启发独创的。北京清华阳光太阳能有限公司和山东德州皇明太阳能公司独创了真空管家用太阳能热水器，也就是我们今日常见的太阳能热水器的样式。使得太阳能的大面积的运用成为可能。从1996年起先，我国的江苏，北京，山东，浙江，云南等省市都出现一些太阳能企业，比如北京的桑普、天普、江苏的华阳、辉煌，河北的新奥，浙江的美大等，这些企业的进入太阳能行业，对当地的太阳能的普及起了很大的推动作用。1998年起，我国的太阳能行业进入了发展期，太阳能产量每年以平均超过20%的速度增加，太阳能热水器的保有量也以超过15%以上的速度增加，我国快速成为太阳能大国。在江苏、山东、安徽、云南、浙江、河南等省太阳能的普及率已经超过30%，还有一个可喜的现象，就是太阳能的普及从城市走向农村，农村的太阳能市场快速扩大，已经超过城市。在江苏、浙江、安徽、山东的很多乡镇，太阳能的普及率超过85%，有的村落要找到一家屋顶没有太阳能的人家都很难。（我国太阳能的产量和保有量见表0-23-1）我国太阳能产业的发展还体现在太阳能品种上。早期的太阳能热水器只能装在楼顶上，对与它配套的水电等也提出了很多要求，太阳能安装也遇到很多困难，比如和建筑一体化的问题等等。但是我国的太阳能工作者不断克服困难，不断创新，使得太阳能热水器、太阳能热水器配件、太阳能热水器限制器、太阳能热水器专用设备这四个主要方面的生产技术不断提高，配套不断完善，价格不断下降。与此同时，太阳能的品种不断更新，在常用产品方面开发出家用太阳能热水器、家用承压式太阳能热水器、平板式家用太阳能热水器、阳台式太阳能热水器，别墅（分体）式太阳能热水器，工程型太阳能热水器、自装型太阳能热水器等几十个品种，上千种规格的太阳能热水器。在太阳能集热器方面，开发出直径47、58、70、甚至100的一般真空管集热器、三高管集热器、真空热管式集热器、真空对流管式集热器、真空缩管径集热器等。在平板式集热器方面，产生了选择性汲取式铜铝复合集热器、全铜板集热器、蛇行板集热器等。在太阳能支架，太阳能端盖、太阳能密封件、太阳能限制器、太阳能水泵和水暖配件、太阳能生产协助配件等产品更是品种齐全，还在不断地推陈出新，几乎涵盖目前人们生活环境下的太阳能光热利用的方方面面。我国太阳能产业的发展还体现在技术水平的不断提高上。太阳能热水器是一个包涵当代科技的新的产品，同时也是一个在当代现代化环境下工作的一个机器，它所工作的环境和人们对它供应服务的要求都是以前其他类的家用电器生产和运用中没有遇到的，所以对新技术的期望很高。它要求人们在充分驾驭原有技术的基础上不断创新，克服在制造中和运用中遇到的困难，不断总结阅历，不断地产生新的技术、新的产品、新的工艺，新的应用手段。另一方面，太阳能的研发理论这些年也在不断发展。在不断应用传统物理学原理的基础上发展了以太阳能应用为中心的现代物理理论，产生了不少适用的专利技术。大批量的生产，大面积推广，大面积运用为国内太阳能领域的科技人员供应了独有的试验场，取得了不少的科研成果。太阳能光热技术的研发和应用技术成为我国在当前世界科学领域唯一公认领先的技术。与此同时，以德国、以色列为代表的先进国家在平板太阳能方面也取得较大的成果，目前欧洲生产的平板太阳能，在保温，选择性汲取材料、聚光汲取方面也取得很大的进展，目前生产的平板式太阳能热水器已经可以胜任欧洲寒冷的气候，保温效果已经接近于真空管热水器。尤其在分体别墅型太阳能热水器方面，得到大量的普及。第三节、太阳能进入快速成长期一、太阳能热水器的普及进入一个新的历史阶段2008年以来，随着家用汽车在以中国、印度为代表的发展中国的进一步普及，世界石油的价格不断攀升，达到了每桶80美元左右，比2008年前翻了一番，并且还在不断上升。据估计，世界石油的储量在当前运用量的状况下只够运用20年。同时，大量化学燃料的燃烧排放，致使全球环境日益恶化，引起了各国政府和人民的重视。2010年哥本哈根全球气候大会的召开，引发了新一轮的全球节能热潮，推动了太阳能产业的快速发展。随着太阳能产品质量的不断提高，用户的不断增加和客户运用时间的延长，太阳能热水器的优越性逐步体现：节能、环保、平安。事实证明，用太阳能生产热水能够满足大部分地区广阔群众生活用水的需求，节能效果达到70%-90%。太阳能产品被中国和德国以及世界100多个国家的用户接受和认同。在这种形势下，各个国家相继出台了激励太阳能发展的实惠政策和强制性政策，引发了太阳能的开发利用热潮。各国政策一览表德国最高补贴可达系统造价的60%美国居民该项支出额的30%可以抵所得税法国利用可再生能源和定型号热泵设备的发电系统，其产品可以享受50%的税额减免西班牙要求全部新建建筑必需安装太阳能热水器以色列任何高度低于27m的新建房屋必需安装太阳能热水系统澳大利亚每台1000澳元的补贴瑞典政府将嘉奖每台1800美元到3000美元巴西、葡萄牙、荷兰、奥地利等国家采纳税收激励政策二、我国在开发太阳能方面走在世界的前列1、随着太阳能的普及推广，近5年来，我国的太阳能热利用产业飞速增长，依据统计，我国的太阳能热水器产量和保有量均占世界的70%以上，我国已经成为世界太阳能热利用的第一大国（见表0-23-1）。在我国，太阳能热水器的产销量已经超过电热水器和燃气热水器之和，成为国民运用热水的第一来源。尽管这样，我国的太阳能的普及率还不高，相当部分地区仍在10%以下。我国太阳能热水器仍旧存在着巨大的市场潜力，我国幅员宽阔，人口众多。以每人一平方太阳能的需求面积，社会保有量将达到12亿平方米，以目前4000万平方米的产量须要生产30年。2009年我国太阳能热水器的产值已达578亿元，据有关机构估计，我国今后的几年内，太阳能热水器的产销值将超过1000亿元，表0-23-1我国太阳能产业的产量和保有量年份产量（万平米）比上年增长（%）保有量（万平米）比上年增长（%）1998350

1500

199950043200033200064028260030200182028320023200210002240002520031200205000252004135012.56200242005150011.175002120061800209000202007230027.81130025.52008310032.51250010.72009420035.51450016.02、产品大量出口太阳能产品的性能不断完善，运用用范围不断扩大，我国光热、光电产量已经位居世界第一。由于我国的太阳能研发水平不断提高，目前已处于世界领先的地位，尤其是光热产品，品种不断增加。太阳能热利用的成果显著，太阳能产业的不断成熟，使得世界各国纷纷进口中国产的太阳能热水器。从2006年我国大规模出口太阳能产品起先，世界上已经有包括美国、西欧在内的100多个国家和地区从我国进口太阳能热水器。2009年，我国太阳能热水器的出口量已经达到2亿美元，100万平方米，出口80余个国家。我国已经成为太阳能产品出口的第一大国。3、政府和国民高度重视，太阳能普及速度加快当前，爱护环境已经为我国政府乃至世界全部国家所关注，能源危机又促进新能源产业的发展，节能降耗已成为各地政府的施政目标，中心政府已经提出在“十一五”期间单位GDP的能耗降低20%，能源总消费量下降20%，温室气体排放削减10亿吨的目标，并慎重向世界宣布。中心提出了“节能减排、科学发展”新时期我国国民经济发展的新方针，从节能的角度分析，节能减排主要从两方面着手：节能和可再生能源的应用。通过节能挖掘的空间比较小，而可再生能源的利用的空间比较大，一般可占节能总效果的12%以上。可再生能源的成熟利用又主要体现在太阳能利用和风力发电这两个项目上。实践证明，在我国利用太阳能产生热水完全能满足人们的洗浴和部分取暖的需求，而这方面的能量消耗要达到社会总能量的12%以上，国家正在酝酿有关太阳能利用的强制性政策。我国目前已成为世界上最大的太阳能生产利用国家。自从石油涨价以来，中国加大了循环经济的步伐，全国各省市正主动制定推广运用太阳能热水器的各种政策：要求在房地产开发中要充分考虑到太阳能的利用，新盖的建筑物均应考虑铺设应用太阳能热水器的供水管道。其中昆明市、深圳市、天津市、海南省、烟台市、青岛市等数十个省、市、县已经出台强制性普及太阳能的相关政策。国家对太阳能下乡实施了补贴政策。2007年1月1日4、应用领域不断扩大，前程特别远大目前，太阳能利用范围正在逐步扩大，在全国目前在建的公用校舍、宿舍、病房已经100%的采纳了太阳能供热水。我国北方已经建成不少的太阳能供暖的建筑。太阳能在食品德业的热水、印染厂的热水、轻工行业干燥用的热油、服装行业的蒸汽等方面都在逐步推广。在太阳能制冷方面已经得到实际的应用。在国内太阳能热利用大量普及的有利条件下，我国的太阳能科技人员正在全力以赴，攻克太阳能热发电这一人类急待攻克的科技堡垒，摘取近代科学技术的最绚烂的明珠。第四节、从事太阳能工作的光荣和艰辛——出版本书的目的夏天烈日炎炎、浑身湿透，冬天雪花飘飘、寒风刺骨；负重登顶，攀上踏下，这是广阔太阳能工作者真实的工作写照。从事该项工作的确艰苦，但节能、环保是一个宏大而又艰辛的工作，要有坚毅的信念和毅力。虽有阻力，但是太阳能利用在广阔太阳能从业者的不懈努力下，靠着它本身的优势还是逐步发展起来了。在太阳能热水器推广的初期，太阳能的故障率达到500%，也就说每一台太阳能一年内要修理5次。很多太阳能的从业者不得不实行躲避的手段，进而产生了大量的“太阳能孤儿”（即由于厂家倒闭或者经销商、代理商撤走使得太阳能热水器出现故障无法修理、无配件更换）。这里主要的缘由就是太阳能没有得到合理牢靠的安装，也就是说技术上面还不过关。但广阔的太阳能工作者在艰辛的工作环境中不断地总结阅历，最终迎来了太阳能大量普及的春天。但由于太阳能行业是一个新兴的行业，相关的普及学问和技术总结的书不多，各学校也没有培育这方面人才的专业。由于缺少太阳能方面的专业学问和专业人员，严峻阻碍了太阳能产品的普及工作，尤其是广阔农村、中小城市，急需专业人员去开发。太阳能的特点是3分产品7分安装，就是在如今牢靠性大大提高的状况下，太阳能的故障率还是大于其他的家用电器。所以在太阳能普及的形势下，每个城镇，每个乡村都须要太阳能安装修理人员，才能歼灭“太阳能孤儿”现象，节能、减排、环保工作才能取得成效。我们的产品出口到很多国家，对安装和运用中出现的问题，当地人往往不知该如何解决，尤其是非洲等发展中国家，有些技术问题在中国已经是常识，但他们不知道，所以故障就发生了。欧美等发达国家这些方面好一点，但由于没有实践的总结，一些问题也不懂得如何下手。所以，国外更须要这方面的学问。为了解决以上的问题，笔者用了4年的时间，总结了十几年的阅历，写成本书，希望它能为太阳能同行供应一些帮助，使他们的创业之路越走越宽广。应当说明的是：太阳能的技术是多方面的，本书供应的材料和方法不肯定是最佳的，但可以保证，依据本书的方法安装的太阳能热水器肯定是好运用的。严格依据本书的要求去做，产品安装就不会出现太大的问题。我们欢迎同行指正，同时给我们供应更多更好的技巧和方法。第一章太阳能的热利用原理第一节、一般家用真空管太阳能热水器一、太阳能热水器总体构成太阳能热水器，如图1-11-1，图1-11-2，主要由太阳能真空管、保温水箱和支架组成。图1-11-1典型的真空管太阳能热水器二、太阳能热水器的基本参数一般家用太阳能热水器真空管数从16支管到46支管，水箱从150升到400升不等，真空管的直径一般有47，58两种主要类型，还有70，100等非主要类型，同一管径中还分为1500、1800、2100等长度的真空管，品种较多，现常用的有直径47*1500、58*1800两种规格，较常用的有58*2100，由于品种较多，建议尽量运用常有规格，以免真空管损坏无法补充。现举一组最常用的太阳能热水器的数据，供参考。以下为一组一般太阳能的主要技术数据表1-12-1。表1-12-1一般家用太阳能热水器的技术数据型号JD-20JD-24JD-30JDL-20JDL-24JDL-30备注保温桶内径Φ330Φ380通用标准保温桶外径Φ420Φ470通用标准集热管规格Φ47×1500Φ58×1800集热管数量202430202430水容量（升）150180220200240300水箱容量加50%真空管中的水容量产水温度（℃）45-90东南沿海内桶材料SUB304不锈钢板板厚δ=0.4-0.8厂家定外桶材料彩色钢板、镀锌喷涂板、不锈钢板板厚δ用户选定保温材料聚氨酯发泡支架材料铝合金支架、镀锌彩板支架、不锈钢支架依据实地状况确定电加热器220V1500W220V3000W集热器与地面夹角北方45°东南38°参考当地纬度加10°三、家用太阳能热水器种类家用太阳能热水器主要分为两大类：真空管太阳能热水器和平板太阳能热水器。1、真空管太阳能热水器，如图1-11-1和图1-11-2所示，一体式的太阳能热水器，是当前国内用量最大的太阳能热水器，因此也是本书叙述的主要内容。随着太阳能技术的进步，真空管热水器也派生了不少新的品种，比如真空热管式太阳能热水器，真空分体式太阳能热水器等等，但由于保有量较少，本书不进行探讨。平板式太阳能热水器，同样也分为一体式和分体式两个大项，其中分体式占大多数，尤其在德国等欧美国家，平板式太阳能热水器得到较大的普及。由于在国内家用产品中保有量很少，所以本书仅提及而已。其次节、真空管一、真空管集热原理真空管的类型较多，我们着重介绍一般的真空管真空管的构造和原理真空管（见图1-21-1）是一个双层玻璃管，中间抽真空，表层的外玻璃管一般由透光性好，抗冲击的高硼硅玻璃制成，内层玻璃表面镀上一层选择性汲取材料，使得太阳能光能可以更好的被真空管内的水汲取。自然界也有一些吸热的好材料，比如说表面黑色的物体，汲取阳光率可达95%以上，但是它的反射率（可以理解为散热性）也很高，这样汲取的太阳能大部分都被散射掉了。选择性汲取材料就可以达到高汲取率96%，低反射率低于（3%）的效果。两层真空管之间采纳真空方法隔离，防止热量通过玻璃表面散失。采纳真空管集热器作为集热单元的太阳能热水器，由于真空的保温效果好，因此其特点是集热效果好，在寒冷的冬天能正常产热水；不易结垢，产品的寿命比较长。缺点是真空管比较易损坏，尤其在空晒的状况下，真空管在几分钟内内部温度就可能达到300度，假如这个时候遇到凉水，真空管就会出现爆裂；真空管一漏水，整个系统就不工作了。所以真空管太阳能工程对限制系统的牢靠性要求较高，平常的维护工作量较大。家用太阳能由于设计比较合理，不简洁出现空晒，一旦正确安装后，极少出现炸管现象。近年来由于太阳能的工作者不断努力，真空管热水器的牢靠性不断提高，二、真空管的规格和派生的产品常用的真空管的规格有两种：直径58mm，长度1800mm；直径47mm，长度1500mm。直径47mm的真空管启动比较快，热效率较高，是依据最科学的数据制造的，比较适合环境温度比较低的地区运用。直径58mm的真空管是47mm的派生品，热效率较低，但自身储水量较多，在高温地区产水温度较低，事实上也提高了太阳能热水器的效率。在南方地区运用较合理。目前还有一些派生的产品，如直径58mm，长度2100mm；直径70mm，长度2000；还有直径100mm，长度2000mm的热管等，但这些都不是主流的产品，安装后配件较少，修理比较困难。三、真空管好坏的鉴别真空管是太阳能的心脏，真空管的好坏干脆影响到太阳能热水器的运用寿命和运用效果。依据阅历提出以下几条：1、材质上分析：好的真空管是采纳高硼硅玻璃制作的，透光性好，耐冲击，遇到突冷突热的水不简洁炸裂，直观看上去比较透亮。2、重量上分析：好的真空管比较重，这样它的机械强度比较好，受到各种的冲击，不简洁破裂。3、表面上分析：好的真空管没有划痕，裂痕，管的内外干净，说明生产管理好，清洗干净，没有磕碰现象存在。一般地看，好的真空管的镀膜纯正光亮，有深蓝色的光影，同一批产品的颜色一样性好，但由于各厂的选择性涂料的配方不一样，色泽和亮度有很大的区分。4、从尺寸上看，好的真空管直径在标准直径范围，误差小于0.1mm，长短与标准长度比误差在0.5mm范围内，差的真空管一般直径都比较小，长度也不够，都超出规定的范围。四、真空管的基本数据下面是一组真空管的数据，图1-24-1，1-24-2和表1-24-1，供参考。第三节、保温水箱和支架一、保温水箱的材料组成太阳能水箱的基本结构如图1-31-11、内胆，保温水箱的内胆一般采纳SUB304食品级的不锈钢生产，厚度一般在0.8-0.3mm之间选材，名牌工厂生产的厚一点，在0.8mm左右，一般的正规的工厂一般选用厚度在0.5mm左右，这两类的太阳能经过十几年的运用没有出现漏水的致命性的故障。目前还有不少工厂采纳0.3mm板厚左右的不锈钢生产，新安装的产品也没有出现漏水的故障，但有部分产品出现成批在一年内漏水的现象。一般来说，内胆板越厚，牢靠性越高，但加工难度加大，材料成本上升。2、外壳，一般采纳的材料有：不锈钢：选用比较便宜的不锈钢板，如201、202等型号薄板制作，厚度在0.3-0.4之间，这种产品在太阳能普及的早期和当前的农村比较受欢迎，这种产品的缺点是成本较高，存在光污染纠纷的问题。彩色钢板：这是目前采纳最广泛的外壳材料，它的外壳颜色多样，可以印上标记花纹，变更多，好的彩板由于选用优质镀锌板，经多层涂料处理，运用寿命一般可达70年。镀锌板喷涂外壳：在较大的工厂采纳较多，因为要投入一套比较大的喷涂处理设备，这种外壳的寿命一般在10年左右，优点是成本低。彩板和喷涂板都不存在光污染的问题，加上成本低于不锈钢外壳，应当成为今后太阳能产品的主要用材。二、支架1、支架的发展：自太阳能起先进入家庭十几年来，太阳能的支架发生了很大的变更，从最初的角钢支架，发展到今日的镀锌喷涂支架，随着太阳能的需求不断提高，支架也在不断发展。总的趋势是成本不断降低，工艺水品不断提高，适用范围不断扩大。以下我们供应一个太阳能热水器支架发展的状况表供参考，见表1-13-1。年头主流支架状况96年前角钢96年～2002年方形不锈钢型材，不锈钢板折弯2003～2005年不锈钢折弯，铝合金，铝合金冲压件2005～今铝合金，镀锌铁板冲压件，镀锌铁板冲压件和铝合金协作件表1-13-1太阳能热水器支架发展的状况表2、目前各种支架的优缺点目前在太阳能行业大量应用的主要有三种支架：镀锌喷涂彩色支架、不锈钢支架和铝合金支架，它们的特点如下：A、镀锌喷涂彩色支架：这种支架用1.5-2.0mm厚度的镀锌铁板冲压成型，工艺水平比较高，成本比较低，造型美观大方，太阳能安装起来比较坚固，外形也比较美观大方，受到广阔用户的欢迎。缺点是在南方潮湿的环境下比较简洁锈蚀，在南方环境下，太阳能的寿命比较短，由于支架担当不少于400斤的水箱重量，一旦严峻锈蚀，造成支架垮塌，整个太阳能就会报毁。支架本身较重，搬运上楼安装比较困难。B、不锈钢支架：一般用1.2-1.5的不锈钢板冲压成型，外形与彩色支架一样，只是考虑到成本，所以选用薄一点的，但是不锈钢板比镀锌薄板要硬一些，弹性大一些，虽然材质薄一点，但强度基本可以满足产品的要求。用不锈钢做支架当然最志向，缺点是价格比较高，目前主要选用202的不锈钢薄板，价格比304的便宜30%。C、铝合金支架：一般采纳拉伸成型的铝型材制造，工艺比较简洁，高级一点的在铝合金表面进行氧化处理或喷涂处理，产品做出来也显得比较高档。成本处于不锈钢和彩钢之间，由于成本较高，支架不行能做的太宽，产品的外观就不象彩板的外观那么好。铝合金支架由于不怕腐蚀，也是太阳能热水器的志向支架，铝合金最大的优点是改造加工比较简洁，针对不同的客户状况可以在现场对支架进行切割，钻孔的再加工，便利安装。综上所述，三种类型的支架各有其优缺点，建议在北方比较干燥的地区，可用物美价廉的彩钢支架；在南方潮湿多雨的地区，用铝合金或者不锈钢支架。相对于不锈钢来讲，铝合金支架价格较低，应变实力强，抗腐蚀，经久耐用，是较志向的太阳能支架材料。依据电化学的原理，太阳能支架最易腐蚀的地方是接触地面部分，目前已经出现接地部分用不锈钢或铝合金板，支架主体采纳彩钢的支架，比较合理的利用了材料的特点，做到物美价廉，可能是今后太阳能支架改进的方向。第四节真空管太阳能热水器的集热原理一、太阳能热水器的集热原理如图1-41-1，太阳光照耀在真空管上，光线带着太阳的能量透过高硼硅玻璃、真空、投射在涂有选择性汲取材料的内玻璃管上，从而进入水中，能量被水汲取，水温上升；当水温上升后，在玻璃管内的水产生上下不等的温差，上方水温由于太阳的照耀温度较高，下方水温低，造成水管内部水的流淌，温度高的水流向上流淌，温度低的水流向下流淌，这样真空管内的热水就不断流向水箱的上端，水箱内的冷水就不断地流向低端真空管，形成了对流，经过数小时的阳光照耀，水箱里的冷水就变成热水了。有关原理在其次章中还会进一步阐述。太阳能热水器运用的物理原理太阳能热水器，是一个集当代物理学、热力学、电子学、力学、化学于一身的产物，本书只针对太阳能热水器安装修理过程遇到的基本物理原理，做一个比较浅显的说明，读者可以依据自身的需求来取舍如下的内容。通过驾驭几个基本的原理，读者可以在工作中较敏捷地解决遇到的问题。第一节、同水位原理同水位原理：由于大气压力的作用，在距离相近的、互通的两个（多个）容器内的液体的液面的高度是一样的。同水位原理在太阳能热水器应用上特别重要，所以特地阐述。同水位现象的成因比较困难，我们就不具体说明白。一、两个装有液体的容器，在容器与大气相通的状况下，水面的高度是一样的。见图2-11-1二、同水位原理的引申两个容器的同水位比较好理解，但在太阳能热水器里面，同水位现象的表现形式是不一样的，我们可以依据同水位原理来敏捷安装我们的太阳能热水器。如下的几种同水位的形式，常常在太阳能应用中出现：1、水位探头和水箱的同水位：如图2-12-1。2、两个串（并）联的热水器形成的同水位：如图2-12-2。3、通过用户管道形成的同水位现象：如图2-12-3。三、同水位现象告知我们什么1、通过同水位原理，我们可以将太阳能热水器串、并连起来，扩大太阳能热水器的容量（供水量），在太阳能安装时，我们可以敏捷应用同水位原理来扩大太阳能的容量，提高太阳能的牢靠性等等（后面有介绍）。2、同水位原理可能会使得太阳能热水器出现冒水现象；还有可能出现热水“跑掉”的现象。处理太阳能热水器故障时应当充分考虑同水位原理造成的影响。其次节、水的压力原理一、水和容器的压力原理水是一种液体，由于受地心引力的影响，高处的水会流向低处流。表面压力大的水将流向表面压力小的水的方向。要明白太阳能热水器的供水，必需了解水的压力原理，地面上与大气干脆相通的物体表面，均承载每平方厘米1公斤的压力，因此在太阳能水箱里的水的水面上就有1公斤/平方厘米的压力。水由于自身存在重量，每一升水=1公斤=1000克=1000立方厘米，1立方厘米的水的重量=1克，假如将每1立方厘米的水叠高（假设是一个不变形的四方体），就可以叠到10米的高度（1米=100厘米，10米=1000厘米），也就是说，一平方厘米的面积上原来已经承载1公斤压力，现在加上1000厘米高的水块（每块1立方厘米），就等于加上1公斤的重量，这样水的表面的压力就达到2公斤。因此可以得出结论：容器表面的水面每上升10米，容器底部的压力就增加1公斤（每平方厘米）。比如，离顶楼水箱水表面下方10米处的出水口，比如水龙头，它的出水压力为2公斤/平方厘米。志向状态下水的压力与水的凹凸有关，与水的表面积大小无关。这告知我们：从太阳能热水器引出的水，水管每放下10米，水的出水压力就增加1公斤。水的压力大，水龙头的出水就大，出水质量就好。水的出水压力达到2公斤以上就能满足用户的要求。本书水的压力一般是针对非承压太阳能热水器来探讨的，对承压式的热水器就不必考虑这个问题。图2-21-1水的凹凸造成的压力示意图二、举例说明例1：一台太阳能热水器，装在顶楼楼梯间房的顶上，该楼最高6层，客户住在4层。测算水的出水压力。1、计算凹凸差：楼梯房高度3米；客户住4楼，与6楼隔2层，一般建筑房间内高为2.7米以上，加上隔层，每层的实际层高为3米，2层6米，4层水龙头本身离房间顶部2.5米，太阳能水箱本身高度1.5米。凹凸差=3米+6米+2.5米+1.5=13米水龙头出水压力=13*1公斤/10+1公斤（原来大气压力）=2.3公斤又了解到本楼层自来水的压力为3公斤，与太阳能基本一样，客户可以满足运用。例2：三层楼的别墅，顶楼有卫生间，太阳能水箱与顶楼卫生间的凹凸差为4米，经计算水的实际压力（不记大气压）压力只有0.4公斤，而自来水的实际压力为3公斤，相差太多，造成冷热水无法混合运用，加热水循环泵一台，使得热水出水实际压力达到2.5公斤，太阳能才能正常运用。注：实际压力是不考虑大气压的压力，在热水段就是凹凸差的压力，在自来水段则是压力减1公斤。第三节、水的热分层原理在太阳能水箱中，由于热水较轻，冷水较重（物理机理比较困难就不具体说明）所以在热水器中，不同的水的层面，温度是不同的，水箱上层的水温度高，下层的水温度低，一般高度每下降100毫米，水温降低5℃左右，以一个一般的太阳能热水器为例，直径为380毫米图2-3-1水的分层现象示意图第四节、太阳能热水器的加热测算做工程或者家庭运用，都要估计用户的用水量，为此，须要进行计算，有的要对用户普遍运用的加热方式进行比较，为用户测算太阳能的投入回收期。我们通过一个例子来说明这个问题。一、用水量的计算1、一般热水量的估计：见表2-41-1表2-41-1各种状况下的用水测算表用水状况宾馆盆浴旅社淋浴企业高管和高档家庭一般家庭和待遇较好的企业待遇一般的企业估计的用水量(升/人一：一个工厂200人，高管和中层50人，工人采纳提水方法考虑：中层以上50升/人，职工20升/人总用水量=50升*50人+20升*150人=5500升=5.5吨家庭用水由于考虑到阴雨天，一般均会将用水量扩大一倍。例二：一个五口之家考虑按一般生活标准：30升/人，将用水量加大一倍，以应付阴雨天的用水，削减电加热的时间。选择家用太阳能的水箱容量=（30升/人*5）*2倍=300升当然不肯定要一倍，适量多一点也可以。二、水的加热估算1、每支直径58*1800的真空管的一般的日产热水量为11-14升，直径47*1500的真空管日产热水量为8升-10升2、每吨水配套的真空管数直径58的约70-90支，在南方一般配套为每吨水76支真空管组成一个工程模块，直径47的目前比较流行的配套是每0.5吨水50支真空管组成一个标准模块。一般工厂均按以上标准生产模块。我们作为安装者只需买标准模块来安装就行了。对于家用太阳能，一般每只管按10升产水量测算，一般每人按5只管计算。3、用水量的较精确计算这里我们引进两个概念：*千卡（也称大卡）=1000卡：首先我们要了解卡（K）：它是1立方厘米水在志向状态下温度上升1度所须要的能量。由于它表示的能量太小，所以一般用1000卡来进行计量。在志向状态下，将一升水上升1度的热量是：1升水=1000平方厘米水，上升一度须要1000卡的热量。将1升水上升100度须要100千卡的热量现实中也往往用吨来计量1吨水=1000升，将1吨水集热1度的热量为：1千卡*1000升=1000千卡以上我们所说的状况是不考虑散热等状况的理性状态，实际环境中应当估量一个损失，也就是说只能按76%-86%来估算水的实际的的热量。考虑实际状况如下：1000大卡（以前称千卡）的热量能使得1吨水温度上升0.76-0.86度从另一个角度讲，加热1吨水1度须要：1000大卡/76%-86%=1315-1162大卡的热量值。我们来看一度电的概念：1度电=1000瓦时=1000立方米水上升一度须要的热量=志向中的1000大卡由于只有在志向状态下以上公式才能成立，考虑到效率的问题，一般状况下，我们用一度电产生860大卡的能量来进行测算的，（也就是说一度电只可以将860升的水（0.86吨）加热1度）以下表格就是常用的燃料和电产生的热值，可以用来测算加热系统的产热水平和对各种加热系统进行评估。各种发热体的计算依据表发热体名称单位热值（大卡）参考价格（元）考虑热效率（%）1吨水加热1℃电度（千瓦时）8600.8960.968煤公斤50000.5600.167柴油公斤102008.3801.017管道自然气立方米86003.5750.5426液化石油气立方米2400019.6751.089注：经换算1吨水加热1℃的费用=100升水加热10第五节、太阳能热水器的安装与纬度的关系太阳能热水器效果的好坏与安装角度和纬度有关系，一般来讲太阳能应朝南安装，南偏西10度是公认的志向角度，但假如受条件限制，南偏西或正西方向也可以，笔者安装不少正西方向的热水器，感觉与南偏西10度安装的效果相差不大。太阳能热水器的纬度怎么确定？可以干脆查看地图手册，一般在介绍该省的地理环境时，都有介绍当地的纬度，比如广东省的平均纬度是23度，这个是春分季节太阳的位置，到了冬至时，该地的太阳位置也许提高了10度，太阳能参考冬天时段太阳位置来设计太阳能的角度为好。为此，太阳能热水器斜度一般选择角度比当地公布的纬度大10度的产品。比如广东省的平均纬度为23度，那么选斜角为33度的产品为好，假如没有正好的，可以选择度数较近的产品，比如35-38度的产品。太阳能的角度与纬度一样时，太阳光与太阳能集热器平面成90度直角，太阳干脆射入汲取层表面，效果最好，（如图2-5-1）假如入射光线不与真空管表面垂直，就会产生汲取面积削减和折射、反射现象，汲取效果下降。这个问题目前尚未引起太阳能界的重视，没有精确的试验数据。依据我们的实际效果推断，角度相差10度，效果下降15%，也就是说，偏差1度，效果下降1.5%。图2-5-1不同角度的太阳能热水器效果示意图第三章太阳能热水器的安装设计及安装太阳能热水器在中国已经实际运用超过15年了，从当时故障很多到基本正常，太阳能工作者走过了一条艰辛之路，也总结了很多珍贵的阅历。相对于一般家用电气产品，太阳能的牢靠性还是比较差的，所以针对每一个客户的状况，提出一套牢靠的安装方案是特别重要的。三分质量七分安装反映了当前太阳能热水器的运用状况。第一节、一般家用太阳能热水器几种常用的安装方法：一、手动限制太阳能热水器安装图图-3-11-1是最简洁的太阳能热水器的安装图，在用户房间内，打开进水阀门4，自来水通过打开的手阀1进入太阳能水箱，待水箱的水装满了，就会通过排气口3外接的管道流出来，流到用户的接水槽，用户看到水流出的信号，关掉进水阀。太阳能热水器进水过程结束。太阳能的水经一天太阳的照耀，水温逐步提高，晚上就可以运用了。安装太阳能热水器的特殊留意事项，一般太阳能热水器是不承压的，排气口3是不能堵住的，否则自来水的压力一般有2-6公斤/每平方厘米，将会将水箱压爆，另一方面，不进水时，进水阀门1关闭，假如用户用水时，会产生抽真空现象，水箱四周将受到每平方厘米1公斤的大气压力，水箱将会被大气压扁（抽扁）。由于进排气口是太阳能的呼吸通道，一旦被堵住将产生极大的破坏性后果，提示安装者应特殊留意。形象地图示1、炸桶，2、抽瘪，抽瘪的实际摄影图3-11-2。图3-11-2实地拍摄的排气口堵住，造成水箱抽瘪的图片（南非）假如遇到阴雨天气，可以插上电源，进行电加热，但留意用水时应关掉电源，防止水用干时电加热棒烧毁，假如采纳留一部分水的方法也可以防止电热器烧毁，一般采纳如下两种方法来爱护电热器不被烧毁：图3-11-3：下出水的热水器为了爱护电加热器不会干烧，我们将热水取水口内接了一个取水导管，这样水箱内的水就不会降到电加热器的发热管以下，这样就爱护了发热管。图3-11-4：边出水的热水器，为了防止发热管干烧，在热水出口设计了一个U型的热水管出口，这样，太阳能水箱中的水位就始终高于发热管体，这样在热水用掉后，水箱中还保留一部分水，也就保证了系统的正常工作。U形管设计在太阳能水道的设计中常常运用，读者只要在遇到问题时，能够敏捷应用U管的原理，可能会给您带来帮助。手动进水装置是最简洁最牢靠的太阳能运用方案。广泛运用在农村和乡镇。该系统由于视察不到太阳能的温度，无法自动上水，用户在运用时不是很便利。二、机械式自动进水安装方案1、减压阀限制的机械自动进水方案由于手动进水存在不便利的地方，人们采纳了一些机械式自动进水的方法，在这里我们介绍二种比较普遍，安装比较简洁又比较牢靠的方案：减压阀如图3-12-1，是一种常常用到的机械式自动进水的限制部件，它的牢靠性较高。图3-12-2是典型的减压阀限制的机械式自动进水太阳能热水器：自来水经过阀门4，经过减压阀5进入水箱，当水箱的水位上升到肯定高度时，对减压阀形成一个反向的压力，这个压力与自来水经减压阀减压的压力相等，进水停止。由于自来水的压力随着用水人数的的变更而变更，还有一些其它状况也会引起水压的变更，所以反向水压，也就是水箱的水位也应有一个变更的空间，我们在前面基本原理一章已经提了水的压力只与水的凹凸有关，与水量的大小无关，我们在排气口3接上一段水管，约一米长，一般减压阀可调整太阳能水箱的水位高度范围在减压阀的出水口上方0.05～0.8米左右，了解了减压阀的这一性能。我们可以通过减压阀来调整水箱水的高度，我们水箱水的高度一般在0.4米以下，加上开关等管道配件，一般在0.6米以下。我们可以调整减压阀的水位高度，使水位正好在排气水管的中间处，这样自来水水压即使有变更，在低压时，水也能充溢水箱，水压高时水也不会冒出来了。2这种方案下太阳能是一边出水一边进水，太阳能热水器的要求是慢进快出，减压阀的进水速度是15升/分钟，一般进满200升的水箱约15-20分钟，该方案符合这个要求。热水的分层原理告知我们，水箱里的热水是按上层温度高，下层温度低来分布的，所以为了取得高温的水，我们在出口2内接上一个15厘米的导流管，使得上方的热水能流出来，减压阀缓慢进的冷水又渐渐进入水箱，依据分层原理，冷水将逐步占据水箱底部和真空管内，将原来在水箱底部和真空管内的热水置换出来，顶到水箱的上部，这样又可以通过导流管6流出水箱。导流管的长度应依据客户状况定，客户用水较快，导流管短一点，反之，长一点，同时要求导流管限制的水面高度应高于电加热的发热管的高度，这样电加热器才不会烧毁。2采纳减压阀限制进水的方案，牢靠性很好，一般2-3年内基本没有故障，它的缺点就是一边进水一边出水，水箱里的热水无法充分利用，总会留下一部分与冷水混合。可以采纳温度计和温度限制的太阳能限制仪限制温度，温度限制的牢靠性很高，况且温度限制系统损坏，也不会影响太阳能的运用，只是看不见温度和无法加热罢了。这个方案最大优点就是牢靠性高，对于人均可供水量较大的用户可以采纳该方案。减压阀进水的方案很多，具体可以参考它的产品说明书。2、副水箱进水的方案：图3-12-3显示的就是一个典型的副水箱自动进水方案。该方案的原理与减压阀反感基本一样，只是进水的方式不一样，进水方案与抽水马桶的原理一样，这个方式经过人们几十年的应用，不断完善，也是一个特别牢靠的方案。图3-12-4是减压阀和一个产品化的副水箱的安装方法，用户也可以自己制作副水箱。图3-12-4减压进水阀和副水箱安装的太阳能三、带太阳能限制仪的太阳能热水器的安装1、如图3-13-1，这是太阳能热水器安装中应用的最广的方案，太阳能的运行由太阳能限制仪8限制，当太阳能热水器水箱水位低于最低水位时，由限制器打开电磁阀1，使得水箱进水，当水位升到用户设定的最高水位时，限制器关闭电磁阀1，进水停止。用户可以指定上水时间，当指定时间到时，只要水位不超过最高水位，限制器就打开电磁阀1进水，直至水位达到最高水位为止。限制器也可以手动强制进水：当按下手动进水键时，限制器打开电磁阀进水直到水位达到最高水位为止。限制器还可以限制电加热，当按下电加热键时，限制器导通电加热器7的电源，电加热器工作，直到用户指定的温度为止。当温度下降到指定温度以下3-5度，限制器重新启动电加热，将水加热至指定温度。用户还可以指定加热时间，在某一时间，太阳能水箱的温度达不到设定的温度，限制器就会导通电加热器，将水箱的水加热至设定的温度为止。限制仪还有爱护作用，当水位下降到某一点时，电加热停止，直到水位回升到该点以上。（一般是50%的水位）。2、安装图3-13-2显示了限制仪安装的另一种比较普遍的安装方法。这个方案与上一个方案基本相同，只是温度探头和水位探头分开，水位探头一般采纳浮子式探头，由于水位探测在太阳能水箱外面，温度较低，探头的工作环境比较好，不简洁出故障。其次节、太阳能热水器的安装方法和的基本学问一、安装中留意的问题太阳能热水器的安装并不难，只要留意如下的问题：1、安装工作最好由有肯定阅历的专业人员担当，有肯定钳工电工基础的在本书指导下也可以自己安装，一般的人只要理解本书，严格依据本书的方法，照样可以装好太阳能热水器。2、安装方向应选择南偏西方向，以南偏西10°为最佳角度，迎阳方向遮挡物越少越好。3、热水器应当安装坚固，一般采纳D8*60的膨胀螺栓固定太阳能的各个支脚，必要时还要拉钢丝绳索。以免台风等自然灾难的损害和造成人身损害。4、水箱的进排气口严禁堵塞，否则将造成水箱报废。严禁堵住排气管，图3-21-1显示了太阳能安装常常出现的错误安装的状况，这些错误将导致太阳能热水器的报废。由于水蒸气的原因，太阳能热水器的排气口会有少许液体排出，这是正常的现象，千万不要将排气口堵住。太阳能热水器的特点是三分质量七分装，所以要严格按本书要求安装。二、安装前的打算工作1、安装前的状况推断及最牢靠的安装方案的确定“三分质量七分安装”这句太阳能行业的流行语道出了太阳能热水器安装的重要性，而一个好的安装首先必须要求安装者确定一个好的安装方案。一般状况下太阳能热水器的最大缺陷就是故障率较高，所以一切安装都应考虑最牢靠的方案来安装太阳能。依据牢靠性来排列，手动的安装方法最牢靠，其次是机械式安装方法，限制仪的安装方法牢靠性最差。从运用便利来衡量，限制仪的安装方法最便利，其次是机械式的。应当结合用户的状况来确定安装方案，一般的原则如下：修理条件差的，比如远离城市和修理点，用户本身运用电器水平不高的，应当尽量采纳最牢靠的安装方法，比如手动安装方案。修理条件中等的，尽量采纳机械式安装方式。对修理条件好的，如在城镇，离工厂的保修点近，用户本身机电常识好的，可以采纳带限制仪的安装方案安装。2、管道的布置和导线的预先安装在太阳能热水器安装前，用户往往要在房子装修时将管道和线路安装好，往往请太阳能经销商进行实地指导，并提出管道和线路预先安装（预埋）方案，这样就不会影响房间的美观。图3-22—1供应了一套图纸，可以供用户施工时参考。一般状况下，从限制仪出引出3（2）条电加热线到太阳能的旁边，线径依据电加热器功率的大小来确定，在1500W-3000W范围内，用户一般采纳2.5平方毫米的导线就可以了。信号线一般包含2条电磁阀线，4条水温水位信号线，一般采纳0.25左右的多股软导线，不少用户采纳8芯的网络线代用，效果也可以，在这种状况下，可将其中4芯并成2芯作为电磁阀的导线，这样导线承载电流大一点，今后假如遇到8芯线断线1-2根时（常常遇到），可以启用多余的导线，刚好修复。水管一般有冷水管、热水管，管径为20-25mm为好，太大将造成管中冷水储水太多。对于考虑采纳管道循环的用户，可以加装回水管，回水管的管径一般为20mm，不要太大。三、太阳能热水器的安装过程一般来讲，太阳能热水器的安装步骤如下。安装支架安装支架安放水箱安装电加热，接口等附件安装管道、导线、电磁阀、水泵限制器等进水等水从真空管口流出来时，起先依次将真空管插上检查安装状况，设置限制仪状态，将水加满加固（膨胀钉、钢丝绳、水泥等；填写合格证，保修单，太阳能安装完成支架安装支架依据示意图安装：图3-23-1支架安装照片3-23-2组图：支架安装时先不要将各个螺栓锁紧，要等水箱就位后，再逐步锁紧螺栓，在锁紧过程中留意对准底托孔应对准水箱的真空管孔，不能出现歪斜的现象。图3-23-2组图1：安装支架图3-23-2组图2：安装细微环节、图3-23-2组图3：托架的安装细微环节图3-23-2组图4：托架安装好安装水箱2、真空管的安装：真空管的安装是太阳能热水器安装重要环节，太阳能其他安装技术和工艺与一般设备安装没有区分，主要区分就是在插真空管上，可以说敢插真空管，你就驾驭了太阳能热水器安装基本技术。真空管安装如图所示：图1-11-2所示：真空管安装过程图3-23-4组图 图3-23-4主图1图3-23-4主图2安装要点：在管口和硅胶圈上涂抹洗洁精等润滑剂，套上挡风圈后一手握住管尾，爱护住真空管的抽气咀，匀称用力并带肯定旋转将管插入水箱。见图3-33-4组图。阅历告知我们：水箱支架安装好后，不要急于插管，而是转为安装线路、管道等，等电路水路通时，先进水，当水满到管口时，水会流出来，这样桶中的一些加工中残留的泡沫屑浮在水面上，顺势流出水箱，水还可以作为润滑剂，使得插管变得简洁，尤其在太阳光剧烈的状况下，真空管一插入水箱，管中就充溢了水，真空管就不会炸裂。这样插管，可以防止炸管，比较好。假如插管后管中没水，当太阳照耀在真空管表面5分钟以上，真空管管口的温度就可能达到200℃3、管线安装：管件材料：进水管可选用PVC、PPR冷水、铝塑管、PEX管，热水管可采纳PPR热水、铝塑管、PEX管，在寒冷地区应包上保温材料，管路越短越好，对没有太阳能安装阅历者，管路安装