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，如風能，生物質能，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行加熱的熱水器。是與燃氣熱水器、電熱水器相并列的三大熱水器之一。

　　關鍵詞：太陽能熱水器,集熱器,綠色可再生能源,經濟效益,環境效益

　　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，如風能，生物質能，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—化學利用、光—生物利用四類。在四類太陽能利用方式中，光—熱轉換的技術最成熟，產品也最多，成本相對較低。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。太陽能光熱發電比光伏發電的太陽能轉化效率較高，但應用還不普遍。在光熱轉換中，當前應用范圍最廣、技術最成熟、經濟性最好的是太陽能熱水器的應用。

　　太陽能熱水器 (Solar water heater)是指以太陽能作為能源進行加熱的熱水器。是與燃氣熱水器、電熱水器相并列的三大熱水器之一。

　　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，使玻璃管內的水加熱，加熱的水變輕沿著玻璃管受熱面往上進入保溫儲水桶，桶內溫度相對較低的水沿著玻璃管背光面進入玻璃管補充，如此不斷循環，使保溫儲水桶內的水不斷加熱，從而達到熱水的目的。

　　太陽能熱水器把太陽光能轉化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器按結構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，占據國內95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成，把太陽能轉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，使水產生微循環而達到所需熱水。

　　二、組成部分

　　1、集熱器

　　系統中的集熱元件，其功能相當于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃氣熱水器不同的是，太陽能集熱器利用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時間只能在太陽照射度達到一定值的時候。

　　目前中國市場上最常見的是全玻璃太陽能真空集熱管。結構分為外管、內管，在內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上升趨勢，尤其在高層住宅的陽臺式太陽能熱水器方面有獨特優勢。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。對承壓式太陽能熱水器，其容量指可發生熱交換的介質容量。

　　太陽能熱水器保溫水箱由內膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。

　　水箱內膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關重要。市場上有不銹鋼、搪瓷等材質。保溫層保溫材料的好壞直接關系著保溫效果，在寒冷季節尤其重要。目前較好的保溫方式是聚氨脂整體發泡工藝保溫。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，水質清潔。

　　3、支架

　　支撐集熱器與保溫水箱的架子。要求結構牢固，穩定性高，抗風雪，耐老化，不生銹。材質一般為不銹鋼、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。蓄熱水箱與室內冷、熱水管路相連，使整套系統形成一個閉合的環路。設計合理、連接正確的太陽能管道對太陽能系統是否能達到最佳工作狀態至關重要。太陽能管道必須做保溫處理，北方寒冷地區需要在管道外壁鋪設伴熱帶，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或半自動運行，控制系統是不可少的，常用的控制器是自動上水、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、防干燒等功能。目前市場上有手機短信控制的智能化太陽能熱水器，具有水位水位查詢、故障報警、啟動上水、關閉上水、啟動電加熱等功能，方便了用戶。

　　三、太陽能熱水器的優勢

　　太陽能作為一種綠色、可再生的清潔能源，被充分運用到家庭熱水、取暖領域，太陽能熱水器無疑成為熱水器行業的一個新星;與電熱水器和燃氣熱水器相比，太陽能熱水器有很多優點：

　　1.綠色可再生能源

　　太陽能是可再生能源，與常規能源相比，具有取之不盡、用之不竭等特點;只要有陽光，太陽能熱水器就可進行光熱轉換，太陽能熱水器一年四季均可運行。

　　2.經濟效益顯著

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

　　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，可實現全天候運行。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.綠色環保

　　太陽能作為一種潔凈的可再生能源，無環境污染，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、山更綠、水更清、氣更涼、是綠色環保的一個有效舉措。

　　5.安全、使用壽命長

　　目前大量使用的燃氣熱水器、電熱水器均存在一個安全問題，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十五年以上。

　　四、太陽能、燃氣、電熱水器經濟效益與環境效益

　　1.經濟效益對比表

　　附注：水費都不計算在內。以(冬季)日產熱水160千克/45℃為基準，燃氣熱水器平均5年費用為5950元;電熱水器平均5年費用為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使用10多年。

　　2.環境效益對比

　　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%)，目前我國發電標準煤耗為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：

　　(1) 王克紅，太陽能熱水器和電熱水器的環境和經濟效益分析與評價，研究與探討2006

　　(2) 鐘水庫，家用太陽能熱水器經濟效益的探討與計算，農村能源19990