感受太陽能的溫暖

河北省石家莊市二中實驗學校 李千潤

居家必備的太陽能熱水器，是利用集熱器把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿募夹g(shù)裝置。它可以把水從低溫加熱到高溫，從而滿足人們對熱水的需求。那么，你又對太陽能熱水器了解多少呢？

捕捉太陽光的“利器”

在太陽能的利用中，把太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能是一個重要的途徑。但由于太陽能比較分散，因此只有將其集中起來才具有實用的價值。那么，如何才能把分散的太陽輻射能收集起來轉(zhuǎn)換為熱能呢？

現(xiàn)在，把分散的太陽輻射能收集起來進行利用的技術(shù)裝置主要為集熱器。但由于其用途不同、應(yīng)用場合不同，在實際應(yīng)用中又分為許多類型。如太陽灶、太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能熔爐、太陽房、太陽能熱電站、太陽能海水淡化器等當中都可以看到集熱器的身影。

太陽能系統(tǒng)的“發(fā)動機”

太陽能熱水器通常由集熱器、儲水箱、支架、控制器和其他配件組合而成。我們不妨以真空管太陽能熱水器為例，來說明集熱器的工作原理。

真空管看起來也沒有什么特別的地方，在外形上就如同一個拉長的暖瓶膽一樣。不過，真空管內(nèi)的科技含量卻并不低。在太陽能熱水器的構(gòu)成要件中，真空管是全玻璃真空管集熱器的核心部件，是整個太陽能系統(tǒng)的“發(fā)動機”，其性能的優(yōu)劣決定著整個系統(tǒng)的得熱性能和壽命。

全玻璃真空管在結(jié)構(gòu)上由外玻璃管、內(nèi)玻璃管、選擇性吸收涂層、彈簧支架、消氣劑以及保護帽等組成。在內(nèi)玻璃管和外玻璃管的夾層中被抽成了高真空。光線照射在集熱器內(nèi)層后被吸收，并且由于內(nèi)外層之間的真空防止了熱量的散失，從而使得熱量主要用來將集熱管內(nèi)的水加熱。

需要強調(diào)的是，選擇性吸收涂層是真空管的核心技術(shù)，其作用是最大限度地吸收太陽輻射能。普通真空管的選擇性吸收涂層采用的是單靶漸變膜，而“三高”（耐高溫、抗高寒、高效吸收）真空管采用的是三靶干涉膜，包括紅外反射層、吸收層和減反層。其中，吸收層為主功能層，主要功能是最大限度地吸收太陽的輻射能；紅外反射層的作用是把吸收層的紅外輻射反射回去，以減少涂層向外的熱輻射；減反層是靠近最表面的一層薄膜，能提高涂層對太陽能輻射的吸收率。

裝在彈簧卡上的吸氣劑，蒸散之后能吸收真空運行時產(chǎn)生的氣體，以保持管內(nèi)的真空度。

水“自動循環(huán)”的秘密

在太陽光的照射下，由于光子撞擊真空管的涂層而把太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，玻璃管內(nèi)的水可以從涂層外吸熱，從而使水溫升高。

由于冷水的比重比熱水的比重大，因此熱水就會自動上升，然后形成一個循環(huán)動力。由于熱水始終位于真空管的上部，因此儲水箱中就儲存了大量的熱水。只要我們打開洗浴間的水龍頭，熱水器內(nèi)的熱水就會依靠自然落差流出了。