系统原理：自然循环自然循环太阳能热水系统是依靠集热器和储水箱中的温差，工业太阳能热水系统，形成系统的热虹吸压头，使水在系统中循环；与此同时，太阳能热水系统供应商，将集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。系统运行过程中，集热器内的水受太阳能辐射能加热，温度升高，密度降低，加热后的水在集热器内逐步上升，从集热器的上循环管进入储水箱的上部；与此同时，储水箱底部的冷水由下循环管流入集热器的底部；这样经过一段时间后，太阳能热水系统，储水箱中的水形成明显的温度分层，上层水首先达到可使用的温度，直至整个储水箱的水都可以使用。
光热利用：它是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用较多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。太阳能发电：未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式主要有两种：①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。②光—电转换。其基本原理是利用光生伏特l效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。光化利用：这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。
自限式在自然循环或强制循环的单回路系统中，将室外管路中较易结冰的部分敷设自限式电热带。它是利用一个热敏电阻设置在电热带附近并接到电热带的电路中。当电热带通电后，在加热管路中水的同时也使热敏电阻的温度升高，太阳能热水系统维修，随之热敏电阻的电阻增加；当热敏电阻的电阻增加到某个数值时，电路中断，电热带停止通电，温度逐步下降。这样无数次重复，既保证室外管路中的水不结冰，又防止电热带温度过高造成危险。这种防冻方法也要消耗一定的电能，但对于十分寒冷的地区还是行之有效的。
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