BTE Solar：太陽熱温水システムの原理と構成

太陽熱温水システムの原理と構成

太陽エネルギーの利用：

太陽熱温水器は、太陽光を熱エネルギーに変換し、低温から高温まで水を加熱することで、日常生活や生産活動に必要な温水を供給する暖房装置です。太陽熱温水器は、構造上、真空管式太陽熱温水器と平板式太陽熱温水器に分類されます。

動作原理:

太陽光は、熱吸収管の最初のガラス層を通過し、2番目の層の黒い熱吸収層に当たり、太陽エネルギーを吸収します。2層のガラス間の真空断熱により、熱伝達が大幅に減少します（放射熱伝達は発生しますが、熱伝導と対流は排除されます）。熱のほとんどはガラス管内の水に伝達され、それを加熱します。加熱された水は軽くなり、ガラス管の加熱された表面に沿って上昇し、断熱貯水タンクに入ります。タンク内の比較的冷たい水は、ガラス管のバックライト付き表面に沿って流れ、水を補給します。このサイクルが継続され、断熱貯水タンク内の水を継続的に加熱し、お湯を実現します。

太陽熱温水システムの構成要素

1. 平板型ソーラーコレクター

これはシステム内の集熱要素です。その機能は電気給湯器の加熱要素に似ています。電気給湯器やガス給湯器とは異なり、ソーラーコレクターは太陽放射熱を利用するため、加熱時間は日射量が一定レベルに達したときに限られます。

現在、中国市場で最も一般的に使用されている太陽熱集熱器は、全ガラス真空管型です。外管と内管で構成され、内管には選択吸収コーティングが施されています。平板型太陽熱集熱器は、集熱板に黒クロムなどの熱吸収フィルムを使用し、金属管を集熱板に溶接しています。平板型太陽熱集熱器は真空管型集熱器よりも若干高価ですが、近年、特に高層住宅のバルコニー設置型太陽熱温水器では価格が上昇傾向にあります。全ガラス真空管型は、一般的に厚さ3.3メートルの高ホウケイ酸ガラスで作られ、選択吸収コーティングは真空スパッタリング選択コーティングプロセスで施されています。

2. 断熱水タンク

温水を貯蔵する容器です。集熱管で集められた温水は、熱損失を防ぐために断熱された水タンクに貯蔵する必要があります。太陽熱温水器の断熱水タンクは、内槽、断熱層、および水タンクシェルで構成されています。水タンクの内層は温水を貯蔵するための重要な部品であり、その材料強度と耐腐食性が非常に重要です。使用可能な材料には、ステンレス鋼とホーローがあります。断熱材の品質は断熱効果に直接影響し、特に寒い天候では重要です。ポリウレタン一体発泡断熱法が推奨されます。外殻は通常、カラーコーティングされた鋼、亜鉛メッキ鋼、またはステンレス鋼で作られています。断熱水タンクには、優れた断熱性、耐腐食性、そしてきれいな水質が求められます。

3. ブラケット

このブラケットは、コレクターと断熱水タンクを支えます。頑丈で安定性があり、風、雪、経年劣化、錆に耐性が必要です。通常はステンレス鋼、アルミニウム合金、またはプラスチックスプレー仕上げの鋼板で作られています。

4. パイプの接続

太陽熱温水器は、まず冷水を温水タンクに取り込み、集熱器を通して熱を断熱された温水タンクに伝えます。温水タンクは屋内の冷水配管と温水配管に接続され、システム全体で閉ループを形成します。太陽光発電システムを最適に運用するには、適切な設計と接続が不可欠です。配管は断熱する必要があります。北部の寒冷地域では、寒い冬でも太陽熱温水を確実に利用できるよう、配管の外壁にヒーティングケーブルを設置する必要があります。

5. 制御コンポーネント

温度差制御集熱循環：太陽熱温水床暖房システムは、集熱器温度センサーと水温センサーを備えています。集熱器が太陽光を吸収すると、集熱管の温度が上昇します。集熱器と貯水タンクの温度差が設定値を超えると、検知システムが指令を送信し、循環ポンプが作動して中央給湯器から集熱器へ冷水を汲み上げます。その後、加熱された水は貯水タンクに戻り、貯水タンク内の水温が設定温度に達します。