太陽能熱水系統 ( Solar Hot Water System )

太陽能之熱能主要是利用集熱裝置吸收太陽的輻射熱來加熱液體.

太陽能熱水系統可應用于沐浴、廚房洗滌、溫水游泳池及工業制程預熱等（如衣服洗滌, 屠宰場, 食品預熱, 空調系統…），其運作溫度是攝氏40-90 度，由於太陽能的受天氣變化不穩定性，所以系統往往須有輔助加熱。太陽能熱水器，一般都使用於家庭；太陽能熱水系統則應用於學校宿舍、醫院、游泳池或工廠。
太陽能熱水系統則是利用水泵做為熱水流動的動力。當集熱板中的水溫高於儲水桶中的水溫時，啟動水泵將儲水桶中的水送至集熱板中吸取熱能；而當集熱板中的水溫低於儲水箱中的水溫時，水泵則停止運轉。

太陽能熱水系統的分類以加熱循環方式可分為：自然循環式、強制式、儲置式等三種。

一、自然循環式太陽能熱水器
集熱器內的工作流體，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，自然循環式絕大部份用在小型家用熱水自然循環中，如果集熱器與儲水桶內循環的工作流體即為盥洗用水則屬於直接加熱型（單循環）；如果工作流體本身負責吸收太陽能，再間接加熱儲水桶內的用水則屬間接加熱型（雙循環），熱管集熱器即屬此型。

　　　　　　　　　　　

二、強制循環式太陽能熱水系統
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。強制式主要是用在大型太陽能熱水系統。

　　　　　　　　　　　

三、儲置式太陽能熱水器
較少見，其定義是一種把集熱器和儲水箱合而為一的太陽能熱水器，儲水箱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，在日射量充足的地方，適於使用此系統。

　　　　　　　　　　　

太陽能熱水系統由四個主要元件所組成
1. 集熱器 (Solar Collector)，是一種經過電鍍或噴烤漆製成的高集熱效果的玻璃管。
2. 熱保溫水箱 (Hot Water Storage Tank)，家用型放置在集熱器頂部，大型系統則獨立放置。
3. 輔助加熱器 (Auxiliary Heater)，家用型採用電熱棒，放置在保溫水箱內部，而大型熱水系統則以熱泵、瓦斯、燃油或電熱鍋爐加熱。
4. 自動控制系統 (Solar Hot Water Controller)，由於太陽能不是穩定的能源，遇到陰雨天水溫不足而又有熱水需求時，才須啟動輔助加熱器。

 

　　　　　　　　　　　

太陽的輻射進入大氣層經過臭氧過濾的地面陽光，它的組成包括紫外線(波長100nm~400nm)佔5%、紅外線(波長700nm~2400nm) 51%、可見光(波長380nm~770nm) 44%，其中大部分的熱源是來自於紅外線。

　　　　　　　　　　　

玻璃真空管集熱器
玻璃真空管集熱器為太陽能熱水系統的心臟，玻璃真空管上的吸熱塗層會把太陽光的幅射能量(紅外線)轉化為熱能量。玻璃真空管是由兩層玻璃管平行排列組合而成，兩層玻璃管之間為真空處理，從而減少熱能量的傳導和對流傳送，令熱量的損耗及流失減到最少。而吸熱塗層是覆蓋在內層玻璃管的外層。 由於它的吸熱塗層是全面覆蓋在內裡玻璃管的外層，這種產品能解作360度的集熱器，它們整天或整年都能收集最多的太陽能量。為了能夠收集最大的太陽能量，太陽能熱水系統設置需依據其緯度條件、位置（南面偏左/右各15度為佳）及傾角（一般傾角為15~45度為佳）集熱器板必須安裝在仰角10度以上。在北半球，安裝集熱器時其板面必須向著南。此種玻璃真空管集熱器比平板型集熱器及玻璃金屬型集熱器的效果更好。

玻璃真空管有三大優勢：
◆耐高溫——吸收層特有不銹鋼氮化鋁，耐高溫可達380℃，膜層不脫落，不老化。
◆抗高寒——超純銅發射鏡面，低反射，熱損小，高寒環境集熱效果好，照樣有熱水。
◆高效吸收——高吸收比92%，反射比降至6%，得熱量提高12%，水溫更高，熱水更多。

　　　　　　　　　　　

熱導管
熱導管不是甚麼新奇事物，其實我們每天都在利用這種技術而不知道。手提電腦通常都利用小型熱導管把中央處理器的熱量帶走，而冷氣系統則利用導熱管技術作為熱量傳送。以下介紹之熱導管操作原理十分簡單。

　　　　　　　　　　　

SCM系列集熱器
SCM系列是一種玻璃製造，真空處理，附有熱導管的集熱器。
不同數量的SCM系列玻璃真空管集熱器板塊能夠並聯或串聯在一起，所有集熱器能安裝在屋頂、露台或任何空曠地方。

操作原理
玻璃真空管集熱器內的吸熱塗層能保證吸收最大的太陽能量及最少的熱量流失，集熱器把吸收了的太陽幅射能量轉化為熱能及透過鋁片把熱能傳送給熱導管。熱導管內的液體在受熱後變為氣體，此氣體升高至熱導管的頂部。而熱導管的頂部是和外接管道的金屬緊固物連在一起，所以，熱導管頂部的氣體會把熱量傳送至外接管道的液體上（防凍劑或水），由於熱導管頂部的氣體把熱能傳送出去，它們會凝結為液體和回流至熱導管的底部，經再次受熱變為氣體和升回頂部。在有陽光照射期間，這種熱量傳送過程會不斷重複。

　　　　　　　　　　　

好處
◆結構簡單及性能穏定
◆全年都適用，在寒冷天氣下都適用
◆能於0.6MPa水壓環境下運作
◆組合式設計，方便處理及安裝，能擴展及適用於大面積的安裝
◆在屋頂、露台或空曠地方都容易安裝
◆能結合現有的加熱系統
◆全年在最佳效率下收集太陽能
◆其中一支玻璃真空管受破壞，不會影響整套系統的運作