太阳能热水器的分类

第一节太阳能资源

太阳不停顿地向四周空间放射出巨大的能量，平均达3.865×1026J/s，相当于每秒钟烧掉1.32×1016吨标准煤所释放出来的能量。到达地球的能量仅占22亿分之一，约合1.765×1017J，折合标准煤6×106吨。全世界一年的能量消耗总和大约相当于30分钟到达地球的太阳光能量总和。

我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2·a，中值为586kJ／cm2·a。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ／cm2·a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26％，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高达8.4。其它地区的太阳年辐射总量居中。

我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太

阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。

20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少，将全国划分为如下5类地区：

一类地区：全年日照时数为3200～330O小时，辐射量在670～837x104kJ／

cm2·a。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。

二类地区：全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670x104kJ／cm2·a，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区：全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586x104kJ／

cm2·a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。

四类地区：全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502x104kJ／

cm2·a。相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

五类地区：全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419x104kJ／

cm2·a。相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。

一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于586kJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

中国气象科学研究院根据20世纪末期最新研究数据又重新计算了中国太阳能资源分布。

太阳能资源的分布具有明显的地域性。这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理等条件的制约。根据太阳年曝辐射量的大小，可将中国划分为4个太阳能资源带，如图所示。

这4个太阳能资源带的年曝辐射量指标：

Ⅰ资源丰富带 6700MJ/ (m2.a)

Ⅱ资源较富带 5400-6700MJ/(m2.a)

Ⅲ资源一般带 4200-5400MJ/(m2.a)

Ⅳ资源贫乏带 < 4200MJ/(m2.a)

注：1、在太阳能资源丰富和较丰富地区，宜使用太阳热水系统；

2、在太阳能资源一般地区，宜优先选择和使用太阳热水系统；

3、在太阳能资源贫乏地区，宜进行投资收益分析，选择和使用太阳热水系统。

表 1中国太阳能资源分布及其特征

续表1：中国太阳能资源分布及其特征

第二节太阳能热水系统定义及类别

太阳能热水系统的种类很多，然而各种资料对太阳能热水系统的分类各不相同，有时难免会给读者造成概念上的混乱。本节介绍的太阳能热水系统分类方法将首先按照系统的特征进行分类。

太阳能热水系统是将太阳能转化为热能的系统。太阳能热水系统通常由太阳能集热器、储水箱、连接管道、辅助加热器、控制器等部件组成。

太阳能热水系统设计时，不仅合理设计集热器安装的位置，还要结合建筑功能及其对热水供应方应方式的需求，综合考虑环境、气候、太阳能资源，常规能源类型和可供给的条件、施工条件等诸多因素，比较不同类型太阳能热水系统的性能、有缺点、造价，进行经济技术分析。

一、按系统的特征进行分类

国际标准ISO 9459对太阳能热水系统提出了科学的分类方法，即按照太阳能热水系统的七个特征进行分类，其中每个特征又都可分为2~3种类型，从而构成一个严谨的太阳能热水系统分类体系，如表1-1所示

表1-1太阳能热水系统的分类（译自国际标准 ISO 9459）