太阳能热水器也能DIY

太阳能热水器也能ＤＩＹ

看了不少名牌太阳能热水器的报价，动辄5，6千，感觉实在是贵的离谱。用太阳能，

自然是为了省电省钱了。买的太贵，性价比就太差了。

首先本着穷追究底的精神，逛游了十几家品牌的太阳能热水器。然后先听各家品牌的

太阳能热水器的经销商互相攻击其它牌子的缺点，心中暗暗窃喜。到后来，他们都把对方

的底价给报出来。这是购买的第一部。

经过一些时间了解，也基本知道太阳能热水器的组成，其实很简单的。就像现在兼容

电脑，基本都属于拼装的东西。就如福州8个打着清华牌子的太阳能，抛开商标，几乎个

个一样，价格就差多了。太阳能一个部分，集热管。各种铺天盖地的吹牛广告，其实那些

不同牌子的热水器，用的集热管都是只有2，3家，清华牌子的用晒乐，华杨，江苏的其

它牌子，还有福州的升普用的都是江苏的集热管。据那些JS自己招供，好的名牌管，每根

管单价贵5-10元，但是造成的温度差，经过其他方面的损失，大概有2度多。

然后是保温水箱，这个各个牌子，除了外包装以外，不锈钢和彩钢板两种，内在最重

要的就是保温层厚度了。这个我个人感觉，其重要性超过了集热管的好坏。绝对的，是越

厚的越好。

然后就是控制电路之类的，高档的比如皇明等等，加上了加压水泵，其实也就多了200

元的本钱了，其他控制功能，各个牌子也都差不多了。

说了这么半天，我选择的是什么呢？俺用的是组合式的。我的一个朋友买了升普的，

福州本地的一个没有啥名气的小牌子，但是价格便宜。在我的朋友推荐之下，我去了那里，

那里的老板倒是很实在，直接就说这个太阳能也没啥高科技了，因为就只有那三个部分的

组成，在任意品牌的经销商和厂家处，都可以从上游供货商那里批发到与现在一线品牌同

样的材料，同样的集热管，同样的控制盒子，但是价格起码便宜一半下来。

这点和我了解的也基本一致了，老板说，一根管算100，15根就算1500，以上的以

此类推就可以了，我选择30根管的最大的型号，但是把集热管换成了清华晒乐管。总价

格增加300元，一根加10元。然后用最新的一个全自动控制水位的控制盒，加了80元。

水箱依旧使用升普的水箱，这就是我的初步太阳能的价格组成了，3380元，30根集热管，

大概300多升的容量。

太阳能热水器装得早，我的装修过程拖的很漫长，其间就开始用了，完全关闭电加热

系统，全部使用阳光。

那时候已经在冬天了，如果天天洗澡，发现水温基本在45度左右，不算热。也不大

满意，我隔壁邻居用的是四季牧歌的，个头小一些，同样在抱怨水温不高。这时候，朋友

教我的一个经验，比如家里人不多的时候，在第二天上水的时候，减少上水量，这样，在

同样的管数的集热管加热下，水温上升的非常快。因为我用的是30根管的，这一招之下，

立马见效，水温基本能上升至55度左右，因为平时也不可能把300升水全部洗完。就算

采用电加热，那个1500W的电热棒的加热速度，也能快不少。

经验1：尽量购买管数多的太阳能热水器，根据平时家里人数来更改水箱的水位，以

达到最佳实用状态。

在使用中，发现基本每个晚上都会有15度左右的温度下降，怀疑箱的保温效果较差，

便宜货，不得不让我对水箱的保温层产生不信任。水箱和其它牌子一样，都是采用发泡材

料一体成型的保温，但是估计效果还是一般。于是，我就自己拿了保温材料，橡塑的，就

是一般修理空调店铺都有的保温材料，自己把水箱包了起来，上面再刷上防晒漆，就成了

这样了。

实践证明，效果显著，有包没有包的对比，晚上温度只下降了5度，但是白天的水温

又提高了5度。平时是一边加热，一边散热啊。

经验2：自己diy改装一下，能大大增加热水温度，但是成本很低。就算名牌太阳能

的保温材料非常高档（实际上没有这个感觉了），自己增加一层，能起到2各方面的效果。

什么是太阳能集热器，太阳能集热器的类型有哪些

太阳能集热器顾名思义是一种集热装置，其不能单独使用，但可根据需要拼装组合成

不同采光面积的集热系统。它的主要用途是用来收集热量，然后再与其它装置进行热交换。

公司生产的集热器主要有三种：干法热管式太阳能集热器、U型管式太阳能集热器、连集

管式太阳能集热器

1、干法式太阳能集热器

干法式太阳能集热器的集热管采用的是相变热导式集热管，其与相变热导式太阳热水

器的主要区别是：后者的热管将吸收的热量直接传递给水箱内的水；而前者是利用一种导

热率极高的换热块将热管吸收的热量传递给传热工质，传热工质再与其它物质进行换热。

传热工质可以是需要加热的水，也可以是仅起传热作用的冷却液。干法式太阳能集热器将

循环回流管路埋在保温层内，降低热损，便于连接；且各自循环独立、封闭，不易泄漏，

安装方便。但由于热量逐级传递，因此在一定程度上降低了集热效率。

2、U型管式太阳能集热器

U型管式太阳能集热器的集热管由真空集热管、传热铝翼、U型铜管组成。铜管内装

有传热工质，直接吸收铝翼传给的热量，循环换热。与干法式太阳能集热器相同，由于真

空管内无水，遇有真空管破裂，集热器可照常使用。

3、联集管式太阳能集热器

联集管式太阳能集热器主要由真空集热管与联集管组成，采用自然或强迫循环的水流

经真空集热管直接吸收热量。集热管东西方向水平放置为国际独创，使真空集热管对太阳

具有一年四季自然跟踪特性。同时，集热器从水平放置到垂直壁挂均可运行。

太阳能原理

太阳能原理

真空管是太阳能热水器的核心，它的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空。

在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐

射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密

度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降。热水始终位于上部。

热管原理

真空管热管传热原理 真空管热管内部结构

（1）热管真空管原理

热管真空管的结构如图所示。太阳光透过玻璃管照射在吸热体上，太阳选择性吸收膜

将太阳辐射能转化为热能。吸热体吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，并迅速上升到

冷凝端，放出汽化潜热后冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端。利用热管内少量工

质的汽—液相变循环过程可连续地将吸收的太阳能传递到冷凝端加热水。为使热管内冷凝

后的液体工质流回蒸发端，热管真空管工作时与地面的倾角应大于10°。

（2）热管真空管集热器

每支热管真空管的冷凝端通过导热套管将热量传递给集管，不断加热其中的水。真空

管的冷凝端与导热块刚性连接，被加热水不流经真空管，因此安装十分简单，即使真空管

发生损坏，太阳集热器的工作并不会因此而中断。

承压式太阳能工作原理

如何选择超级电容器

超级电容器的两个主要应用：高功率脉冲应用和瞬时功率保持。高功率脉冲应用的

特征：瞬时流向负载大电流；瞬时功率保持应用的特征：要求持续向负载提供功率，持续

时间一般为几秒或几分钟。瞬时功率保持的一个典型应用：断电时磁盘驱动头的复位。不

同的应用对超电容的参数要求也是不同的。高功率脉冲应用是利用超电容较小的内阻(R)，

而瞬时功率保持是利用超电容大的静电容量(C)。

下面提供了两种计算公式和应用实例：

C(F)： 超电容的标称容量；

R(Ohms)： 超电容的标称内阻；

ESR(Ohms)：1KZ下等效串联电阻；

Uwork(V)： 在电路中的正常工作电压

Umin(V)： 要求器件工作的最小电压；

t(s)： 在电路中要求的保持时间或脉冲应用中的脉冲持续时间；

Udrop(V)： 在放电或大电流脉冲结束时，总的电压降；

I(A)： 负载电流；

瞬时功率保持应用

超电容容量的近似计算公式，该公式根据，保持所需能量=超电容减少能量。

保持期间所需能量=1/2I(Uwork+ Umin)t；

超电容减少能量=1/2C(Uwork2 -Umin2)，

因而，可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=(Uwork+ Umin)t/(Uwork2 -Umin2)

实例：

假设磁带驱动的工作电压5V，安全工作电压3V。如果直流马达要求0.5A保持2秒

（可以安全工作），那么,根据上公式可得其容量至少为0.5 F。

因为5V的电压超过了单体电容器的标称工作电压。因而，可以将两电容器串联。如

两相同的电容器串联的话，那每只的电压即是其标称电压2.5V。

如果我们选择标称容量是1F的电容器，两串为0.5F。考虑到电容器－20％的容量偏

差，这种选择不能提供足够的裕量。可以选择标称容量是1.5F的电容器，能提供

1.5F/2=0.75F。考虑－20％的容量偏差，最小值1.2F/2＝0.6F。这种超级电容器提供了充

足的安全裕量。大电流脉冲后，磁带驱动转入小电流工作模式，用超电容剩余的能量。

在该实例中，均压电路可以确保每只单体不超其额定电压。

脉冲功率应用

脉冲功率应用的特征：和瞬时大电流相对的较小的持续电流。脉冲功率应用的持续时

间从1ms到几秒。

设计分析假定脉冲期间超电容是唯一的能量提供者。在该实例中总的压降由两部分组

成：由电容器内阻引起的瞬时电压降和电容器在脉冲结束时压降。关系如下：

Udrop=I(R+t/C)

上式表明电容器必须有较低的R和较高的C压降Udrop才小。

对于多数脉冲功率应用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F为例。它的内阻Ｒ可以用直

流ESR估计，标称是0.075Ohms(DC ESR=AC ESR*1.5＝0.060Ohms*1.5=0.090Ohms)。

额定容量是1.5F。对于一个0.001s的脉冲，t/C小于0.001Ohms。即便是0.010的脉冲

t/C也小于0.0067Ohms，显然R（0.090Ohms）决定了上式的Udrop输出。

实例：

GSM/GPRS无线调制解调器需要一每间隔4.6ms达2A的电流，该电流持续0.6 ms。

这种调制解调器现用在笔记本电脑的PCMCIA卡上。笔记本的和PCMCIA连接的限制输

出电压3.3V+/-0.3V笔记本提供1A的电流。许多功率放大器（PA）要求3.0V的最小电

压。对于笔记本电脑输出3.0V的电压是可能的。到功率放大器的电压必须先升到3.6V。

在3.6V的工作电压下（最小3.0V），允许的压降是0.6V。

选择超级电容器（C：0.15F,AC ESR：0.200Ohms,DC ESR：0.250Ohms）。对于2A

脉冲，电池提供大约1A，超电容提供剩余的1A。根据上面的公式，由内阻引起的压降：

1A×0.25Ohms=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由内阻引起的压降相比是小的。

结论

不管是功率保持还是功率脉冲应用都可以用上公式计算．当电路的工作电压超过超电

容的工作电压时，可以用相同的电容器串联．一般地，串联应该保持平衡以确保电压平均

分配．在脉冲功率应用中由超电容内阻引起的压降通常是次要因素。电容器超低的内阻提

供一种克服传统电池系统阻抗大的全新的解决方案