太陽能熱水器的運作原理是將來自太陽的輻射能量吸收下來並用以加熱水溫。以平板式太陽能熱水器為例,說明其熱吸收及傳導的原理,當一物體本身之溫度在絕對零度以上時,就會對外以電磁波的方式釋放出輻射能量,稱為熱輻射;而放射之能量則與絕對溫度四次方成正比。當陽光照射時,其溫度將隨著所吸收之輻射能量而上升。實務上當熱輻射入射到一個物質表面時,僅部分能量會被吸收,其他部分能量會被反射或透射(對非透明體,透射率為零)。其次太陽輻射經由太陽能熱水器之集熱板吸收後,所吸收的熱能則經集熱板藉由熱傳導模式傳到分佈其間的水管外壁。熱傳導的原理在於物體中的分子及自由電子分別因受熱產生之振動及移動,帶動能量由高溫傳至低溫;其熱通量(單位面積上熱傳量)與熱傳方向的溫度梯度成正比,接下來再藉由熱對流模式將傳至水管管壁之高溫能量傳送給流經管內之液體,完成加熱水溫的目的。
流經附設於集熱板上集水管路中之水,經吸收太陽能加熱後產生一個溫度梯度,位置愈高溫度也跟著愈高,反應在管內流水之密度上就是形成一個隨著位置上升而下降之比重梯度,導致較熱之水(比重較小)經集水管路往置放於集熱板上方之儲熱桶流動,而儲熱水桶內亦因水溫差異形成比重梯度,底部較低溫、較冷(密度較大)的水往下經輸送管路流至集熱器底部,而形成一連續加熱之自然循環模式。
以上是摘選成大能源研究中心 – 太陽熱能研究團隊發表之太陽能熱水器原理,如欲細看全文請至
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簡單扼要一點的來說明的話,即是運用熱虹吸原理:利用水的特性,遇熱之後、密度變小(比重較小)膨脹上升,再以不同導管路徑將冷熱水加以區分導引,系以運用熱上升冷下降不斷循環運作來生成熱水的一套系統。