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摘要：随着世界环境的不断恶化，人们对于环境保护的各种举措也逐渐提升了日程，二氧化碳是造成全球变暖的主要原因，而传统的碳和天然气等能源则是罪魁祸首，为了解决这一问题，国家乃至世界环境保护组织都积极的对太阳能的开发和利用加以研究，其中，太阳能热水器就是应运而生的产物，为了推广好这一节能产品，我们有必要对于其工作原理进行透彻掌握，同时在技术上加以改造，使其能够更加符合人们的需求。
关键词：太阳能; 热水器; 工作原理;
引言：能量守恒定律是19世纪的重大发现之一，他对于指导我们的生产生活有着重大的意义。太阳能每日通过辐射的原理从太阳传输到地球上，为地球生命的生存和发展提供了宝贵的能源，但由于我们的科学技术水平不够先进，实际上对于太阳能的利用十分有限，绝大部分的能量被浪费。而目前来说，我们在热水器这一普适性的电器上找到了太阳能的利用方式，通过对于热水器太阳能工作原理的分析，有利于我们对于太阳能的进一步利用。
1.太阳能热水器的工作原理
1.1能量转换形式
太阳能热水器的工作原理中，其中最为主要的就是将太阳能这种可再生能源转化为我们日常生产生活所应用到的最为普遍的热能。实现这个能量转化本身其实并不困难，但是如何将这一能量转化加工达到可实际用于生产生活的层面上，就要解决大量的问题。首先，热水器的使用在我国具有普遍性，因此推广太阳能热水器也应当从普适性出发，不仅要解决大部分太阳能热水器使用者的困惑，也应该充分关注到一些不是非常主流的问题。其中有关能量转换形式上的问题主要由地域所导致，我们地大物博，横跨三个温度带，多面环海，气候形式复杂，其中一些常年多雨以及常年多雾的地区，就对传统的太阳能热水器的工作产生的困扰，在这种情况下，就可以转化太阳能热水器的能量转化形式，考虑是否可以以电力辅助工作，或者以动力作为能量转化的缓冲存储。增加能量转化的多样性，就能够使得太阳能热水器能够适应更多的环境和气候条件。
1.2太阳能热水器结构
当分析太阳能热水器的结构过程中，要对其主要部件进行探索，主要是将其分开来看，并将各个主要环节独立探索，并最终分析其相互连接具有哪些功能。从大多数太阳能热水器来看，我们发现基本都是由集热器，保温水箱，支架，连接管道和控制部件所组成，也正是这五大部分才组成了一个完整的太阳能热水器。当然许多细节部分还有一些特殊的原件，不同的制造厂商还会加入一些特殊的功能，总体而言这5大部件是基本组成结构，也是现阶段太阳能热水器使用过程中的主要环节。接下来我们就独立的分析其组成部件具体发挥了哪些的作用，也简单的概述一下其组成部件可能出现哪些问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先就是集热器，集热器在使用的过程中其意义不言而喻，主要是吸收热量，将太阳能转化成热能以供人们使用，集热器主要目标也就是希望能够吸收更多的太阳能，并将其更高效率的转化成热能。虽然说集热器使用过程中制造成本比较高，而且材料比较复杂，但是基本上能够满足人们的需求，而且在工业生产中也基本上能够降低成本，提高生产效率。集热器在使用的过程中最可能出现的损伤就是材料出现问题，经过恶劣环境的破坏，导致集热器转化效率不高。保温水箱在使用的过程中是为了防止热量散失，以避免太阳能转化成热能之后受到更多的破坏，导致人们不能正常使用太阳能热水器。太阳能热水器的保温水箱由内胆，保护层和水箱外壳三部分组成缺一不可，而且其强度耐腐蚀性和抗干扰能力等等都显得尤为重要。在长时间储存水和热能的过程中容易受到一定的侵蚀，如果不加以保护就会出现腐烂，破损等问题，很有可能造成一系列的安全问题。支架和连接管道则起到辅助的作用，连接管道是希望能够将整个蓄热水箱和内外相连，保证正常使用，保证水的循环流通并起到保温的作用，也起到循环水的作用。支架主要是辅助作用，保证其基本结构耐老化，在使用的过程中不出现损伤即可。
1.3内部工作原理
太阳能热水器的工作原理可以从自然世界的基本定律和工业生产的常用技术两个方面进行阐述：从自然定律上来讲，主要依赖的是能量守恒定律、黑色吸收热量原理，以及密封真空环境中不会发生热传导和热对流等诸多自然定律，其中发挥的作用主要在于如何获取太阳辐射到地球上的能量，以及能量的捕获等。而工业中常用的原理所发挥的主要作用则包括：如何将所捕获的太阳能以更高的效率转化为我们所需要的热能，以及如何对太阳能这种不稳定能源进行蓄能等等。其中太阳能投过双层玻璃，被黑色介质吸收，通过蓄能装置对多余的能量进行保存，在外部能源不足时及时进行供给。这样就可以保证更多的热量源源不断的吸收，不断的补充热水，使得整个水箱中的温度都达到一个较高的水平，这样便达到了吸热的目的。其实在这一过程中主要考虑的是能量损失问题，在尽量减少损失的过程中，充分的保证热水的温度，保证人们可以随时随地稳定地使用到热水，充分的利用太阳能所带来的便捷之处。
2.太阳能热水器的要求
2.1安全性和稳定性较高
安全压倒一切这句话是一些建筑工地施工现场和一些车间等加工现场常用的口号，安全是对人权的尊重，是对人的生命最起码的保证，任何的问题在人命面前都需要退位，实际上这句话不仅适用于生产加工车间和施工现场，同时也适用于我们每个人的日常生活中。自人类学会用火开始，人类对于能源的利用开发的进步突飞猛进，但是由此而造成的天灾人祸也是数不胜数。对于太阳能安全的保证是一个企业最起码的良知和生存之本。除此之外，在保证安全性的基础之上，我们也要对太阳能自身的功能做出要求，使其能够完美的解决我们的生活需求，现阶段的太阳能热水器还存在着许多的问题，如太阳能供热的不稳定性就是最大的问题，虽然在理论上，太阳每天照常升起，而实际中，由于云层的覆盖等原因，我们并不能够时时刻刻见到太阳，而太阳能的利用更多的是随时取用，这就导致了太阳能热水器提供热水的不确定性，为了消除这种不确定性，尽可能的提高其稳定性，就要首先解决能源储蓄问题，只有真正解决好这个问题，才能够解决现有的一些问题。其实从我们个人角度来分析并不难理解，我们要求一个产品具有较高的安全性能和稳定性能也无非是从我们生活实践出发，希望能够给我们带来更多的便捷之处。
2.2能量转换效率高
而最后一个就是能量的转化效率问题，给我们带来直接体验就是我们要能够随时随地的使用到热水，这就要求太阳能在转化成热能过程中转化效率升高，而且能量损失比较少。虽然太阳能在数量上有着绝对的优势，但是在实际利用过程中，尤其是这种家庭式太阳能利用电器，其取用太阳能的面积非常有限，也就注定其所能够利用到的资源非常有限，因此如果没有较高的能量转化效率，往往不能给用户良好的使用体验，存在着水温不够或者加热时间过长等现象，甚至不能满足用户基本的需求。这对于太阳能热水器的推广和用户体验来说都非常不利。
结束语：总而言之，太阳能取之不尽用之不竭，而且自身的特点比较丰富，在使用的过程中如何充分的利用太阳能，如何将太阳能热水器打造成一个安全性能较高，稳定性较高的设备，还需要我们继续努力，并结合我们的实际需求去解决一些问题。经过有关部门的调查，我国的太阳能热水器覆盖情况一般，而覆盖主要的城镇和乡村中，其中的太阳能热水器的使用率也十分低，经过走访可知，弃用太阳能热水器的原因主要就是热水器质量不过关和工作状态不稳定两点，这些都是需要我们了解实际的原理，进行探索，所要解决的问题。
参考文献：
[1]我国南方地区农村住宅太阳能热水系统的研究[J].陈少林,熊家晴.给水排水.2018(07)
[2]智能化太阳能热水器控制器设计[J].霍振宇,马永强,杨珠.煤炭技术.2018(07)
论文作者:陈柱峰
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
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