太陽能熱水器在住宅建筑中的應用

翟曉瓊 馬樹梓

（騰飛市政工程集團有限公司，河南 許昌 461000）

太陽能是一種綠色的可再生能源，在一定程度上可以說是取之不盡、用之不竭，不用則白白浪費。在能源短缺日益凸現的今天，對太陽能等可再生能源的開發利用已經越來越受到人類的重視，并在許多領域得以應用。太陽能熱水器作為一種實用型太陽能產品，經過多年的應用和改進，已逐漸進入千家萬戶。與傳統的燃氣熱水器、電熱水器相比，太陽能熱水器具有環保、節能、安全、方便、運行成本低等優點，但也存在一些缺陷。本文試著對此進行對比和分析。

1 太陽能熱水器與其它熱水器的優缺點比較

1.1 優點

1.1.1 節能

燃氣熱水器消耗的是各類燃氣，如人工煤氣、液化氣、天然氣、沼氣(僅適合農村)等；電熱水器消耗的是電能，而大部分電能消耗的都是煤炭。除沼氣外的上述燃氣和煤炭都屬于不可再生能源范疇。隨著人類社會的發展，對能源的需求越來越大，這些不可再生能源總有一天會消耗殆盡，人類很快就將面臨常規能源枯竭的危機局面。

太陽能是一種可再生能源，在一定程度上可以說是取之不盡、用之不竭的，是替代常規能源的最好選擇。數據表明，每平方米太陽能熱水器，每年可以節約標煤120KG。太陽能熱水器是利用太陽能來加熱的，不消耗任何常規能源。

1.1.2 環保

燃氣熱水器和電熱水器都要消耗煤氣、天然氣、煤炭等礦物質能源，這些礦物質能源在燃燒的過程中，除了產生C02和水外，還生成其他有害氣體：如C0、S0、N0等。這些有害氣體嚴重污染大氣質量，形成酸雨，直接影響人類的身體健康。C02等溫室氣體造成的地球溫室效應，引起全球氣候不斷變暖，越來越威脅到地球這一人類賴以生存的家園。

太陽能熱水器利用太陽能的輻射作為熱源，使用過程中不排出任何廢渣、廢氣，也無噪音，對人類環境和生活不產生任何污染和破壞，是一種綠色、環保的熱水器。

1.1.3 安全

燃氣熱水器有燃氣和廢氣中毒的潛在安全隱患，電熱水器有漏電觸電的潛在安全隱患，而太陽能熱水器在使用過程中沒有任何安全隱患。

1.1.4 方便

燃氣熱水器采用水壓和水溫聯動控制系統，如遇水壓不穩定時會出現水溫不穩定現象，水壓過低時甚至無法正常使用。電熱水器在使用前需要提前加熱，水容量較小，水膽中熱水用完需要再次加熱，不能連續使用。電熱水器的水膽利用自來水壓力輸出熱水，冷水補充不易控制，使用時由于冷水的不斷補充，水溫逐漸下降，造成洗浴不舒適。

太陽能熱水器水箱容量較大，水壓穩定，連續供水能力強，洗浴過程水溫恒定，洗浴舒適。其冷水補充也很方便。

1.1.5 運行成本低

燃氣熱水器和電熱水器在運行時分別消耗燃氣和電力，都有一定的能源費用支出。而太陽能熱水器在運行時不需要能源費用支出。

1.1.6 其他

太陽能熱水器設置在屋面或陽臺欄板上，可以對建筑物起到一定的遮陽作用；遇到供水系統突然停水時，太陽能熱水器的水箱可以作為備用水箱儲水使用。

1.2 缺點

1.2.1 受季節和天氣的影響較大

太陽能熱水器制熱需要充足的陽光，在陰雨天基本不制熱。在夏季日照充足時所產生的熱水用不完，在冬季環境溫度低、日照時間短時，所產生的熱水明顯不足。

1.2.2 一次性投入成本略高

購買和安裝太陽能熱水器，比燃氣熱水器和電熱水器的一次性投入成本略高。

1.2.3 安裝部位和安裝范圍受限制，對建筑物外觀有一定影響

燃氣熱水器和電熱水器都是安裝在室內，對建筑物外觀沒有任何影響，安裝范圍不受限制，每家每戶都可以安裝，太陽能熱水器由于需要充足的陽光，只能安裝在室外受陽面（建筑物屋面或南立面，不能保證每家每戶都能使用太陽能熱水器。

1.2.4 室外設備和管理發生凍裂故障

由于太陽能熱水器只能安裝在室外，在嚴寒地區和寒冷地區的冬季，當環境溫度突然急劇降低時，一些沒有排空太陽能熱水器的采暖真空管和室外管道會發生凍裂，造成使用故障。

2 太陽能熱水器推廣使用中的幾點建議

針對上述太陽能熱水器的缺點，在今后太陽能熱水器的宣傳和推廣使用中，要注意以下幾個方面：

2.1 從全壽命使用來看，太陽能熱水器比其它熱水器經濟。雖然初次購買太陽能熱水器比燃氣熱水器或電熱水器大概多幾百元到一千元不等，但在以后十五年左右的使用期內，太陽能熱水器每年要節省電費或燃氣費三百元左右，這樣十五年全壽命花費算下來太陽能熱水器還是比其它熱水器經濟的。

2.2 采取一定技術措施，可以保證太陽能熱水器在冬季正常使用。經過多年的推廣使用，現在市場上已經出現了不少的電加熱輔助型太陽能熱水器，在冬季氣溫低、日照時間短的情況下，可以采用電輔助加熱，保證冬季也能使用到熱水。另外一種做法是，將太陽能熱水器放置在由多層透明薄膜或透明薄板(玻璃、陽光板等)組成的全封閉溫室之中，通過溫室作用，使得太陽能集熱設備周圍的環境溫度大幅度提高，即使在嚴冬，只要有太陽就能制出熱水。有關學者實驗研究表明，這種措施可使熱效率高達85%-95%，比目前熱效率最高的太陽能真空管還高30%左右。

2.3 改變傳統的太陽能熱水器安裝部位及范圍。目前大多數太陽能熱水器的集熱設備都是安裝在建筑的屋面，對于多層建筑，屋面面積還能保證全樓所有住戶安裝太陽能熱水器，對于小高層或高層住宅，屋面有限的面積就不能保證了。這就要求改變和創新傳統的太陽能熱水器安裝部位及范圍，將太陽能熱水器的集熱板裝設在各層的陽臺欄板或墻面上，既增加采熱面積滿足所有住戶的使用要求，也減少了高層住宅中低層部分管道太長使用前要放冷水的缺點。

2.4 做好太陽能熱水器冬季防裂保護措施。新建住宅建筑應將太陽能豎向管道統一布置在室內管道井內，并做好室外水平管道的保溫措施。冬季室外管道發生的"爆裂"現象多是發生在鋁塑管和銅連接配件的結合處，這說明了兩者熱膨脹系數的差異性太大。針對這種情況，建議采用抗凍性能良好的PPR管，采用熱溶法連接，避免使用不同材質的配件連接管線。或盡量采用整根管道，減少接頭。

3 太陽能熱水器在住宅建筑中的發展方向

3.1 加強行業技術創新，提高太陽光熱轉化效率，滿足冬季對生活熱水的需求。太陽能熱水器在夏天產生的熱水對一個三口之家來說是用不完的，相反，水箱中的水長時間處于燒開狀態反而影響水質。春、秋季節有充足的目照時也基本可以滿足生活需要。

3.2 多方配合，互相協調，提高太陽能與建筑一體化設計水平。新建住宅建筑設計之初，就應對太陽能熱水器進行通盤設計，從集熱器面積、安裝位置、管材選用、管道預留(穿透屋面、墻面對防水層、保溫層的影響)，到太陽能熱水器與建筑物屋面、立面的協調統一及安全、耐久性能等各個方面進行統一考慮，避免造成顧此失彼的缺陷。做到太陽能熱水器與建筑物的立面整齊美觀、協調亭序、布局合理、性能匹配，并且確保結構安全、維修方便、使用可靠，給人們群眾的生活帶來真正的方便和實惠。

[1]李濤.“陽翼九天”緊湊式壁掛太陽能熱水器實現太陽能行業新突破[N].大眾科技報.2007.

[2]羅運俊，何梓年，王長貴編著.太陽能利用技術，北京：化學工業出版社，2005.

[3]中國建筑科學研究院建筑設計研究所等，民用建筑采暖通風設計技術措施，中國建筑工業出版社，1983.

[4]王長貴，鄭瑞澄，新能源在建筑中的應用，北京，中國電力出版社2003.

[5]陳若嫻,太陽能未來市場渠道發展趨勢[N],湖北日報.2005.