摘要：太陽能一般是指太陽光的輻射能量，太陽能是一種可再生能源，廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，生物質(zhì)能，潮汐能、水的勢能等等。太陽能熱水器 (Solar water heater)是指以太陽能作為能源進(jìn)行加熱的熱水器。是與燃?xì)鉄崴鳌㈦姛崴飨嗖⒘械娜鬅崴髦弧?/p>

　　關(guān)鍵詞：太陽能熱水器,集熱器,綠色可再生能源,經(jīng)濟(jì)效益,環(huán)境效益

　　太陽能一般是指太陽光的輻射能量，太陽能是一種可再生能源，廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，生物質(zhì)能，潮汐能、水的勢能等等。

　　太陽能利用的基本方式可分為光—熱利用、光—電利用、光—化學(xué)利用、光—生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光—熱轉(zhuǎn)換的技術(shù)最成熟，產(chǎn)品也最多，成本相對(duì)較低。如：太陽能熱水器、開水器、干燥器、太陽灶、太陽能溫室、太陽房、太陽能海水淡化裝置以及太陽能采暖和制冷器等。太陽能光熱發(fā)電比光伏發(fā)電的太陽能轉(zhuǎn)化效率較高，但應(yīng)用還不普遍。在光熱轉(zhuǎn)換中，當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣、技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最好的是太陽能熱水器的應(yīng)用。

　　太陽能熱水器 (Solar water heater)是指以太陽能作為能源進(jìn)行加熱的熱水器。是與燃?xì)鉄崴鳌㈦姛崴飨嗖⒘械娜鬅崴髦弧?/p>

　　一、工作原理

　　陽光穿過吸熱管的第一層玻璃照到第二層玻璃的黑色吸熱層上，將太陽光能的熱量吸收，由于兩層玻璃之間是真空隔熱的，熱量不能向外傳，只能傳給玻璃管里面的水，使玻璃管內(nèi)的水加熱，加熱的水變輕沿著玻璃管受熱面往上進(jìn)入保溫儲(chǔ)水桶，桶內(nèi)溫度相對(duì)較低的水沿著玻璃管背光面進(jìn)入玻璃管補(bǔ)充，如此不斷循環(huán)，使保溫儲(chǔ)水桶內(nèi)的水不斷加熱，從而達(dá)到熱水的目的。

　　太陽能熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，目前真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲(chǔ)水箱及支架等相關(guān)附件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。

　　二、組成部分

　　1、集熱器

　　系統(tǒng)中的集熱元件，其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃?xì)鉄崴鞑煌氖牵柲芗療崞骼玫氖翘柕妮椛錈崃浚识訜釙r(shí)間只能在太陽照射度達(dá)到一定值的時(shí)候。

　　目前中國市場上最常見的是全玻璃太陽能真空集熱管。結(jié)構(gòu)分為外管、內(nèi)管，在內(nèi)管外壁鍍有選擇性吸收涂層。平板集熱器的集熱面板上鍍有黑鉻等吸熱膜，金屬管焊接在集熱板上，平板集熱器較真空管集熱器成本稍高，近幾年平板集熱器呈現(xiàn)上升趨勢，尤其在高層住宅的陽臺(tái)式太陽能熱水器方面有獨(dú)特優(yōu)勢。全玻璃太陽能集熱真空管一般為高硼硅3.3特硬玻璃制造，選擇性吸熱膜采用真空濺射選擇性鍍膜工藝。

　　2、保溫水箱

　　儲(chǔ)存熱水的容器。通過集熱管采集的熱水必須通過保溫水箱儲(chǔ)存，防止熱量損失。太陽能熱水器的容量是指熱水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。對(duì)承壓式太陽能熱水器，其容量指可發(fā)生熱交換的介質(zhì)容量。

　　太陽能熱水器保溫水箱由內(nèi)膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。

　　水箱內(nèi)膽是儲(chǔ)存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質(zhì)。保溫層保溫材料的好壞直接關(guān)系著保溫效果，在寒冷季節(jié)尤其重要。目前較好的保溫方式是聚氨脂整體發(fā)泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。

　　保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔。

　　3、支架

　　支撐集熱器與保溫水箱的架子。要求結(jié)構(gòu)牢固，穩(wěn)定性高，抗風(fēng)雪，耐老化，不生銹。材質(zhì)一般為不銹鋼、鋁合金或鋼材噴塑。

　　4、連接管道

　　太陽能熱水器是將冷水先進(jìn)入蓄熱水箱，然后通過集熱器將熱量輸送到保溫水箱。蓄熱水箱與室內(nèi)冷、熱水管路相連，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。設(shè)計(jì)合理、連接正確的太陽能管道對(duì)太陽能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。太陽能管道必須做保溫處理，北方寒冷地區(qū)需要在管道外壁鋪設(shè)伴熱帶，以保證用戶在寒冷冬季也能用上太陽能熱水。

　　5、控制部件

　　一般家用太陽能熱水器需要自動(dòng)或半自動(dòng)運(yùn)行，控制系統(tǒng)是不可少的，常用的控制器是自動(dòng)上水、水滿斷水并顯示水溫和水位，帶電輔助加熱的太陽能熱水器還有漏電保護(hù)、防干燒等功能。目前市場上有手機(jī)短信控制的智能化太陽能熱水器，具有水位水位查詢、故障報(bào)警、啟動(dòng)上水、關(guān)閉上水、啟動(dòng)電加熱等功能，方便了用戶。

　　三、太陽能熱水器的優(yōu)勢

　　太陽能作為一種綠色、可再生的清潔能源，被充分運(yùn)用到家庭熱水、取暖領(lǐng)域，太陽能熱水器無疑成為熱水器行業(yè)的一個(gè)新星;與電熱水器和燃?xì)鉄崴飨啾龋柲軣崴饔泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：

　　1.綠色可再生能源

　　太陽能是可再生能源，與常規(guī)能源相比，具有取之不盡、用之不竭等特點(diǎn);只要有陽光，太陽能熱水器就可進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，太陽能熱水器一年四季均可運(yùn)行。

　　2.經(jīng)濟(jì)效益顯著

　　一次投資而長期受益是太陽能熱水器的顯著特點(diǎn)。一般情況下，家庭采用太陽能熱水器供熱，可節(jié)省日常用于加熱水的電費(fèi)、氣費(fèi)90%，減少家庭開支，可在1～5年內(nèi)全部收回投資。尤其是在我國的南方地區(qū)，太陽能熱水器的優(yōu)勢更是明顯。

　　3.與其他能源配套使用

　　太陽能熱水器可與其它能源配套使用，可實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行。比如太陽能地暖、太陽能暖氣片、太陽能草坪燈、太陽能電池板等等。

　　4.綠色環(huán)保

　　太陽能作為一種潔凈的可再生能源，無環(huán)境污染，無安全隱患。如全省居民均采用太陽能熱水器則可降低平均氣溫1℃，所以，使用太陽能使我省天更藍(lán)、山更綠、水更清、氣更涼、是綠色環(huán)保的一個(gè)有效舉措。

　　5.安全、使用壽命長

　　目前大量使用的燃?xì)鉄崴鳌㈦姛崴骶嬖谝粋€(gè)安全問題，使用太陽能就不存在中毒和觸電的隱患，十分安全，太陽能熱水器主要部件使用壽命可達(dá)十五年以上。

　　四、太陽能、燃?xì)狻㈦姛崴鹘?jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益

　　1.經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

　　附注：水費(fèi)都不計(jì)算在內(nèi)。以(冬季)日產(chǎn)熱水160千克/45℃為基準(zhǔn)，燃?xì)鉄崴髌骄?年費(fèi)用為5950元;電熱水器平均5年費(fèi)用為6950元;太陽能熱水器的總投資為5780元，所以說太陽能熱水器用不了5年就可收回總投資又可免費(fèi)使用10多年。

　　2.環(huán)境效益對(duì)比

　　太陽能熱水器日吸收熱量13.23MJ，折合電能3.657kWh。考慮電熱轉(zhuǎn)換效率為98%，輸電效率為95%(1996年全國電力線損率為8.53%)，目前我國發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為350g/kWh，則采用太陽能熱水器理論上每年可減排的大氣污染物為：煙氣4908.7Nm3，CO2662.3Nm3，SO22.0Nm3。

　　太陽能熱水器日吸收熱量13.23MJ，折合燃燒液化石油氣0.45kg。理論上每年可減排的大氣污染物為：煙氣1480.9Nm3，CO2230.7Nm3，SO20.015Nm3。

　　參考文獻(xiàn)：

　　(1) 王克紅，太陽能熱水器和電熱水器的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)價(jià)，研究與探討2006

　　(2) 鐘水庫，家用太陽能熱水器經(jīng)濟(jì)效益的探討與計(jì)算，農(nóng)村能源19990