天然循环式太阳热水系统在我国和发展中国家得到了广泛应用，是目前世界上应用.广泛的太阳能热利用技术产品之一。该系统利用流体(水)作为载热介质，流体受热后，温度上升，比重变轻，密度变小，自动产生热虹吸对流循环热交换的物理现象，作为循环动力进行太阳光的热交换，获得太阳辐射热。该系统只需要满足一个前提条件，即系统必须配置一个高度较高、有利于温度分层的保温循环储热水箱以及连接集热器和储热器之间的循环管道，并确保整个系统处于开启状态，与大气相通，从而保证了热虹吸对流循环换热现象的自然发生和有效运行。该设备就是一个典型的自然循环太阳热水系统，如图3.11所示。一般来说，该系统由四个主要组件组成，即一个(组)太阳能集热器、一个高级保温循环热水罐、一套球阀控制补给水箱和相应的脚架系统(包括集热器脚架和保温水箱脚架)。保温循环热水罐上还应有冷水进水孔、热水出水孔、上循环孔、下循环孔、排污孔、排污孔、溢流孔等7个管接头孔。太阳板集热器通过上、下循环管，与保温循环储热水箱实现双向对角循环回路连接。宁夏太阳能工程。
3.11
自然循环太阳热水系统不仅需要设置浮球阀来控制水位，而且不需要其他干预措施，也不消耗任何辅助能源。该系统经冷热水管连接后，可长时间安全稳定地自动运行，系统自动化程度高，太阳能光一热交换效率也远高于闷晒式系统。70年代，我国成功研制了平板式自然循环太阳热水系统。尤其是1980年5月日在北京天文馆举行的..次“全国太阳能利用技术展览会”。去年，在全国各地相继推出百余套不同类型的公共浴室自然循环太阳热水系统后，用太阳能热水器解决了我国当年资源匮乏的公共浴房热水供应难题，曾引起全国各族人民的期待和共鸣。事实上，改革开放以来，中国人民的生活条件大大改善。自20世纪80年代以来，自然循环太阳能热水器逐渐成为我国生活热水的主要热利用设备。经过几年的发展，真空管在我国大规模生产和应用后，太阳能自然循环系统的应用比例得到了加强。在此期间，.大的变化是，原卧水箱和平板热水器使用的平板被更多的斜向直接插入水箱的真空管集热器所取代。
自然循环系统温差对流传热的原动力来自连通容器中冷热热媒流体的比重。因为连接容器的两端受热不均匀，造成了流体分子间的温差，而不同温度的比重，又导致了不同的热虹吸压头。在自然循环系统中，由该系统获得的热虹吸力可以通过以下公式获得。
:
HT=h*(R2-R1)[注:大部分太阳能热水工程系统按此公式设计太阳能热水工程示意图](3.4.1)
HT:代表热虹吸压力(kg/m3);
h:表示平均高差(m)，即从集热器中心线到保温贮藏循环水箱中心线的差异
r2:：冷水的比重(kg/m3);
r1：热水的比重kg/m3);
3.12
很明显，当温度为r2-r1且温差不变时，热虹吸气压头Ht与h值有关。h、值足以克服系统总水头损失时，才会发生自然循环和热虹吸引现象。换言之，自然循环系统是否能正常工作取决于各种客观因素，如传热介质中流体能够达到或维持的.小温差、水箱与集热器之1的平均高差、系统循环管路中水阻的大小以及系统整体保温效果的好坏。
对于采用的自然循环原理，热转换效率(η)可以计算如下:
η=【G*(T1-T2)÷A*I】*....;(3.4.2)
η：表示热转化效率;
T2:系统日落时罐得到的平均温度
T1:日出时水箱中水的平均温度;
A：即热的有效面积;
I：日出辐射总量;
根据(3.4.1)及(3.4.2)两式，我们可以得出一些在设计建造自然循环系统时应注意的事项单一的自然循环系统，系统组合结构不宜搞得太大，裸露在外的上、下循环管道要越短越好。在其他因素不变的情况下，超大系统象征着需要设置更高更大的保温循环水箱、更大的收集器阵列和更复杂的循环管网系统。根据多年实践经验，普通自然循环热水系统集热器面积控制在40m2以内，水箱总容积控制在3t左右是合理的。集热器尽量采用并联方式有效降低沿途水阻，但每排并联集热器组.好控制在5~6个平板集热器以下。过多的并联组合会使并联中间地区的集热器产生流量不均匀、水阻不均衡的高温现象，影响热水系统整体的热水产量和系统的热循环效率的提高。宁夏太阳能工程期待与您的合作!
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