太阳能工程基本知识

1、太阳能的优点

太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：

第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。

第二：地球上，无论何处都有太阳能，可就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。

第三：太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害。

2、太阳能热水系统基本原理

太阳能热水器是利用集热器吸收太阳光，将光能转化成热能，并通过储水箱将热水储存的装置。目前，技术水平最高的太阳能热水器是真空集热管太阳能热水器。真空集热管的内、外管之间是真空夹层，确保冬季管内不结冰，能够在严冬的环境下正常使用，内管上有一层选择性吸收镀膜，膜层能充分吸收太阳光。真空管里的水，利用热水上浮、冷水下沉的原理，吸收太阳热能后，通过温差循环，使储水箱内的水升温。

太阳能热水器具有安全、节能、环保、经济等优点。使用太阳能热水器与使用燃气或电热水器相比，在寿命期内所节省的燃料费或电费足以在寿命期后再购置一台新的太阳能热水器。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式。使太阳能热水器能全年全天候使用。一般情况下全年９０％的热水来自太阳能，只需１０％的电能作补充，可以３６５天全天候供应热水。在我国北方地区，带辅助电加热系统的太阳能热水器将成为市场的主流产品。电子装置的应用使太阳能热水器应用更方便，如：电子水位显示、温度显示等。

太阳能热水器的缺点是安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；维护较麻烦，因太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，因此相对于电热水器和燃气热水器比较难以维护。但目前本公司采用模块化组合式产品，使安装维修与维护更为简单、方便。

3、未来太阳能热水器市场趋势

我国有2000多家太阳能热水器生产厂家，谁能先行一步，满足百姓需求，谁就把握市场主动权。太阳能热水器市场趋势将呈现出六大特点。

1．未来太阳能热水器与建筑结合会更趋紧密。随着小康住宅的建设，太阳能热水器直接进入家庭将构成市场销售的主渠道。家庭安装使用面积将由1㎡向2㎡或更大面积发展。

2．未来太阳能热水器的结构将发生较大变化。太阳能热水器会由目前的整体式向分体式发展，水箱由非承压向承压式过渡。

3．太阳能热水器将由三季使用向全年全天候使用发展。在我国北方地区，带辅助加热系统的太阳能热水器将成为市场的主流产品。

4．随着管路防冻保温技术的发展，太阳能热水器系统运行会更趋可靠。

5．各种电子装置将在太阳能热水器上更多地应用，使用会更趋方便。如：电子水位显示、温度显示等。6．近期各种类型的太阳能热水器将由以提高效率为主向高性能、长寿命发展，淡旺季销售将趋于平衡。

4、热水器比较

为满足家庭生活热水需求，有以下几种方案可供选择：

1、燃气热水器系统，24小时不间断供应家庭生活热水。

2、电热水器系统，24小时不间断供应家庭生活热水。

3、太阳能热水器，供应家庭生活热水。

4、太阳能（电辅助）热水系统，24小时不间断供应家庭生活热水。

这四种方案在家庭热水供应方面，基本都能满足要求，但是从使用、经济、环保、安全等方面综合比较而言，有明显的差别。

电热水器系统舒适度、安全性能、环保性能、安装施工都比较好，但运行费用过高。

燃气热水器系统运行费用相对较低，但舒适程度一般，安全性和使用寿命不高。

单纯太阳能热水器运行费用最省，但阴雨天和水量变化大的情况，热水不能保证。

太阳能加电辅助热水系统，综合优点明显，其舒适、经济、环保、安全、可靠、寿命长，应该是首选。太阳能（电辅助）热水系统方案，以人为本体现生态、节能、环保，此方案是家庭生活热水系统的理想方案。

5、太阳能热水器种类

1、第一代为闷晒式热水器。

这是集热与贮热与贮热合二为一的整体热水器，一般由二至三个涂黑的圆管构成，由黑色涂层吸收热能把水加热，优点是结构简单、造价较低；缺点是散热快，热水不能过夜使用，在冬季及阴雨天也不能使用，这种产品只在某些边远农村才使用，现已基本被淘汰。

2、第二代为平板式太阳能热水器。

它由平板集热水箱组成，一般采用自然循环运行方式。平板信热器由吸热体、透明盖层、背部与侧面保温层和框架构成。国产平板信热器的吸热体有碾压吹涨工艺制成的铜铝复合管板式、全铜（柴铜）管板式、不锈钢冲压成型焊接而成的扁盒式等结构形式。它们都保证水质的清洁，吸热体向阳面涂有丙烯酸黑漆或用阳极氧化着色的选择性涂层；集热器背部和侧面的保温材料常用发泡聚氨脂、矿棉和聚苯乙烯板（受热有收缩现象，必须用玻璃棉或反光薄棉与吸热体隔开），框架多用专门设计的铝型材（镶嵌玻璃与密封材料）。透明盖板用5mm平板玻璃。特点：造价较低，热效率高，有阳光时可产热水，但散热较快，热损较大，在阴雨天及冬季水温难以达到洗澡要求。

3、第三代为真空管热水器。

它由多支玻璃真空集热管直接插入水箱构成，一般采用自然对流换热。每支真空集热管与水箱孔间放置硅橡胶制成的密封圈。真空集热管管内不走水，靠铜质热管管内的超导介质传热，热效率高且不结水垢。国内的热水器大多采用玻璃真集热管，它由直径为37mm、47mm和58mm的高硼硅玻璃同心套管封接制成，管间抽成5×10-3Pa 的真空，内管外表面沉积有渐变的铝氮/铝太阳光谱选择性吸收涂层（吸收比a=0.90～0.92，发射比Σ=0.06～0.1）。真空集热管的热损系数小（U=0.5～1.2W/m2.℃），故用它做成的太阳能热水器即使在冬天也有较好的热性能，适合在北方地区及南方阴雨天及忽阴忽阳天气使用。

特点：热效率高，吸热快，散热慢，热损小，只要太阳辐射量达到要求，阴雨天及冬季也能使用，外观豪华，经久耐用，可达15年以上，占地面积小，非常适合家庭使用。

6、热水使用中的六大误区

生活中使用热水，是人们司空见惯的事情。但受积习和旧观念的影响，在热水使用及热水器购买中还存在着六大误区：

一:“买热水器只是用来洗澡的”。其实热水应该成为生活用水的主角，不单是洗澡，更可以用来洗菜（去除农药残留）、洗碗（高效洗净油腻）、洗衣（节省并充分利用洗衣粉）、拖地（有效洁净污渍）、洗车（保护漆面）等等。这不仅是健康卫生的需要，更是生活品质提高和人类文明进步的象征。

二：“用热水比用冷水多花钱”。从洗净和杀菌效果来看，一倍热水抵过五倍的冷水，反而是节省了用水，而且更能促进健康。

三：“用热水要现加热、要等”。现有太阳能热水器能吸收更多太阳能光线，集热更多，升温更快，水温更高。让你想洗就洗，保证热水随时用随时有，不用再等待。

四：“多用热水多花加热钱”。太阳能热水器，通过利用免费而充足的太阳能资源，让您一次投资，长期受益，加热热水不要钱，不用白不用。不用热水不但是对您自身及家人健康的忽视，更是对太阳能资源的极大浪费。

五，“太阳能冬天不能用，不好用”。其实太阳能冬天一样好用，因为目前太阳能集热器已能吸收0.3~2.5µm 的太阳能光线，严寒条件下照样出热水。

六：“太阳能买小的经济些”。不要以为就象是25吋的彩电，比起29吋就是小点，凑和能看也就行了。其实大太阳能和小太阳能的区别就象彩电和黑白电视机，有着本质的区别。大的就能让你时时用热水，人人用热水，事事用热水，长远看来更划算。

7、太阳热水器配置问题

太阳热水系统主要应明确以下几点：

一、设备选型

首先应明确用户常住人数、人均用热水量，然后算出一天的热水总量，再根据热水总量以及1m2太阳能集热器产热水能力F（75-90kg/天·m2），设计太阳能集热器面积S(m2)以及保温水箱容量V(m3)。根据多年经验，用户人均用55°C的热水量可以参考以下参数：

1．家庭用户：花洒喷淋用水60-90kg/人·天，或每人配置1m2的太阳能集热器1m2的面积；

2．工厂员工、学校捅提式用水：15-30kg/人·天；

3．工厂员工、学校花洒喷淋式用水：40-60kg/人·天；

4．招待所、医院花洒喷淋式用水：50-70kg/人·天；

5．宾馆花洒喷淋用水：80-120kg/人·天；

6．泡浴缸用水：300-500kg/人·天。

确定一天的用热水总量P（kg），把P（kg）÷F（kg）/m2，即可得太阳能集热器面积S（m2），按每平方米太阳能集热器配0.1m3/m2的保温水箱容量的配比关系：

可算出保温水箱容量：V=S（m2）×0.1

太阳热水器的造价与太阳能集热器的面积和保温水箱容积有直接关系，接近于正比关系，从用户长远的、综合的利益角度考虑，适当选择大一点的太阳能集热器面积，对用户有利，因为初次多投资一点太阳能热水就充足一些，以后15年就更省运行费用。

二、选择太阳能集热器

太阳热水器面积大小确定后，就应选定太阳能集热器的类型。

目前国内市场上用的太阳能集热器的类型主要有：平板式、真空管式、热管式、U型管式等四种，四种类型各有优缺点，没有一种是完美的、占有绝对优势的。

用户选择太阳能集热器类型主要应根据安装地点所在气候特征以及所需热水温度、用途来选定，

对广东、福建、海南、广西、云南等冬天不结冰的南方地区的用户，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的，因不需要考虑冬天抗冻的问题，而平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻，所以在南方