太陽能熱水器

我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源，除了局部地區（如四川、貴州等地）不適合太陽能利用外，我國大部分地區都適合利用太陽能。據估算，每年中國陸地接收的太陽能輻射總量相當於 24000 億噸標準煤，年均輻射量約為 5900 兆焦耳/平方米。我國太陽能資源分佈的主要特點有：太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯 22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。青藏高原平均海拔高度在 4000m 以上，大氣層稀薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961 年至 1970 年的平均值，年平均日照時間為 3005.7h，相對日照為 68%，太陽總輻射為 8160 MJ/m2·a，比全國其它省區和同緯度的地區都高。四川盆地雨多、霧多，晴天較少。例如成都市年平均日照時數僅為 1152.2h，相對日照為 26%。太陽年輻射總量，西部地區高於東部地區，而且除西藏和新疆兩個自治區外，基本上是南部低於北部；由於南方多數地區雲霧雨多，在北緯 30°～40°地區，太陽能的分佈情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規律相反，太陽能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的增加而增長。“八五”期間，我國有關的研究將我國的太陽能資源劃分為五類地區（表1-3）。一、二、三類地區，年日照時數大於2000h，輻射總5000MJ/m2·a，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區，面積較大，約佔全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。表1-4顯示了世界部分城市的年輻射總量。從以下兩表可見，即使我國太陽能資源較差的地區，年輻射總量也接近東京，高於倫敦、漢堡這些世界上太陽能利用較好的城市，由此可見，我國具有良好的利用太陽能的條件，應大力開發太陽能資源。

太陽能（Solar Energy），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、乾燥器、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採暖和製冷器等。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，當前應用範圍最廣、技術最成熟、經濟性最好的是太陽能熱水器的應用。

光熱利用：它是將太陽輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等3種。太陽能發電：未來太陽能的大規模利用是用來發電。利用太陽能發電的方式主要有兩種：

①光—熱—電轉換。即利用太陽輻射所產生的熱能發電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽，然後由蒸汽驅動氣輪機帶動發電機發電。前一過程為光—熱轉換，后一過程為熱—電轉換。

②光—電轉換。其基本原理是利用光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。

光化利用：這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。

光生物利用：通過植物的光合作用來實現將太陽能轉換成為生物質的過程。主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

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，由於兩層玻璃之間是真空隔熱的，傳熱將大大減小（輻射傳熱仍然存在，但沒有了熱傳導和熱對流），絕大部分熱量只能傳給玻璃管裡面的水，使玻璃管內的水加熱，加熱的水便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。

太陽能光熱轉換材料是最重要的太陽能材料。光熱利用領域的材料按用途可分為蓄熱材料、導熱材料、熱電材料、集熱材料等

蓄熱材料主要包括相變儲熱材料、顯熱儲熱材料等。利用相變材料的固-液或固-固相變潛熱來儲存熱能的潛熱蓄熱技術，因具有蓄熱密度大、儲熱過程近似等溫、過程易控制等優點而成為目前最具實際發展潛力、應用最多和最重要的蓄熱方式。許多物質作為潛在的相變儲熱材料(PCM)已經被研究過，但只有部分物質實現了工業化生產，其中製冷與低溫範圍的技術與產品相對比較成熟，很多已實現商品化。法國Cristopia、澳大利亞TEAP、日本三菱化學(Mitsubishichemical)、瑞典Climator、美國陶氏化學(Dow chemical)、德國Rubitherm GmbH與MerckKgaA等公司生產的PCM產品類型主要是鹽溶液、水合鹽、石蠟類和脂肪酸類，其熔點為- 33～ 110℃。典型的有機類相變材料有石蠟、脂酸類、高分子化合物等。顯熱儲能通過物質的溫度變化來儲存熱能，儲熱介質必須具有較大的比熱容。可作為儲熱介質的固態物質有岩石、砂、金屬、水泥和磚等，液態物質則包括水、導熱油以及融熔鹽。與液態儲熱材料相比，固態儲熱材料具有兩個特點:①更大的熱能儲存溫度範圍，可以從室溫至1000℃以上的高溫段;②不產生介質泄漏，對容器材料的要求低。這幾年主要研究的熱存儲材料有二醇二硬脂酸鹽(Diol-di-stearates)、十水合硫酸鈉(Na2SO4·10H2O)、聚乙二醇4,4二苯基甲烷二異氰酸鹽/季戊四醇共聚物(PEG/MDI/PE copolymer)、鋁鎂鋅合金(Al-34%Mg-6%Zn)、高密度聚乙烯/石蠟混合物等。

在太陽能熱利用方面，大多數分散的集熱器與蓄熱器之間的距離相對較遠，因此導熱系統仍是不可或缺的。導熱材料主要有導熱流材料和導熱流管道材料，另外蓄熱材料在液相或氣相狀態下也可作為導熱流材料。國際研究傾向於在蓄熱和導熱過程中採用相同的材料，以降低熱交換系統的複雜程度，從而達到降低系統成本的目的。未來的重點是新型熱傳導媒質的研發如離子流體，以及新型熱循環管道材料如金屬化塑膠管等。

熱電材料(又稱溫差電材料)是一種利用固體內部載流子的運動實現熱能和電能的直接相互轉化的功能材料，其工作原理是固體在不同溫度下具有不同的電子或空穴激發特徵，當熱電材料兩端存在溫差時，材料兩端電子或空穴激發數量的差異將形成電勢差(電壓)。熱電材料主要分為半導體金屬合金型熱電材料、方鈷礦型熱電材料、金屬硅化物型熱電材料、氧化物型熱電材料4種。2007年日本在氧化物熱電材料的研究中走在世界前列。目前，已經商業應用的熱電材料有PbTe(工作溫度為230～ 530℃,主要用於發電)、Bi2Te3/Sb2Te(工作溫度為室溫～ 130℃,主要用於小規模發電以及製冷)、SiGe(工作溫度高於530℃,主要用於外太空發電)。

太陽主要以電磁輻射的形式給地球帶來光與熱。太陽輻射波長主要分佈在0.25～ 2.5μm範圍內。從光熱效應來講，太陽光譜中的紅外波段直接產生熱效應，而絕大部分光不能直接產生熱量。我們感覺在強烈的陽光下的溫暖和炎熱，主要是衣服和皮膚吸收太陽光線，從而產生光熱轉換的緣故。從物理角度來講，黑色意味著光線幾乎全部被吸收，吸收的光能即轉化為熱能。因此為了最大限度地實現太陽能的光熱轉換，似乎用黑色的塗層材料就可滿足了，但實際情況並非如此。這主要是材料本身還有一個熱輻射問題。從量子物理的理論可知，黑體輻射的波長範圍在2～ 100μm之間，黑體輻射的強度分佈只與溫度和波長有關，輻射強度的峰值對應的波長在10μm附近。由此可見，太陽光譜的波長分佈範圍基本上與熱輻射不重疊，因此要實現最佳的太陽能熱轉換，所採用的材料必須滿足以下兩個條件:①在太陽光譜內吸收光線程度高，即有盡量高的吸收率α;②在熱輻射波長範圍內有儘可能低的輻射損失，即有儘可能低的發射率γ。一般來說，對同一波長而言，材料的吸收率和發射率有同樣的數值，即吸收率高則相應的發射率也高。但吸收率α與反射率γ及透射率t滿足如下關係:α+γ+ t= 1。對於不透明材料由於t= 0,則α+γ= 1。而對於黑色物體來說,γ= 0,則α= 1。根據以上討論可知，最有效的太陽能光熱轉換材料是在太陽光譜範圍內，即λ< 2.5μm,有α≈ 1(即γ≈ 0);而在λ> 2μm,即熱輻射波長範圍內，有ε= 0(即γ≈ 1或α≈ 0),一般將具備這一特性的塗層材料稱為選擇性吸收材料。如不完全滿足以上條件，在熱輻射波長範圍內ε值較大，儘管太陽光譜α≈ 1,仍有很大的熱輻射損失，這類材料通常稱為非選擇性塗層材料。所有選擇性吸收塗層的構造基本上分為兩個部分：紅外反射底層(銅、鋁等高紅外反射比金屬)和太陽光譜吸收層(金屬化合物或金屬複合材料)。吸收塗層在太陽光波峰值波長(0.5μm)附近產生強烈的吸收，在紅外波段則自由透過，並藉助於底層的高紅外反射特性構成選擇性塗層。在聚光方面，由於日光波長覆蓋範圍大，聚焦用的反射鏡或折射鏡的高反射率或高透射率波長應覆蓋300～ 2500nm,因而鏡面採用新型的納米塗層，從室內保溫塗層到太陽鏡上的防反塗層等，這些技術將集熱器的效率提高了近5%。從最近眾多的納米技術的研究成果來看，玻璃塗層將獲得更加長足的發展。預計塗層未來的研發方向主要有以下幾個方面:①超長的戶外壽命(抗風、防灰塵吸附等);②高太陽光反射率(反射波長覆蓋300～ 2500nm);③良好的抗機械應力特性，以適應對反射鏡面的定期清洗;④耐腐蝕性(< 0.15%,與鍍銀鏡面耐腐蝕性相當)。在吸熱方面，太陽能一次吸熱(指直接從陽光獲取熱能)材料主要有金屬、塑料、玻璃等，但實際使用的幾乎全是金屬。按吸熱板芯材料劃分有鋼板鐵管、全銅、全鋁、銅鋁複合、不鏽鋼、塑料、溴化鋰、氯化鋰、硫化鈉、硅膠、水等，國內外使用得比較普遍的是全銅集熱器和銅鋁複合集熱器。

高科技產品，銅鋁陽極化複合板芯或全紫銅板芯，表面處理工藝高，傳熱性能好，吸熱能力強，產水量大。系統保溫性能好，蓄熱能量大，保溫水箱有蓄水功能，可滿足大批量人員集中使用熱水，亦可作停水時應急水源之用。太陽能熱水器系統全自動靜態運行，無需專人看管、無噪音、無污染、無漏電、失火、中毒等危險，安全可靠，環保節能利國利民。具有排污凈化功能，水源潔凈無污染。真空管式太陽能熱水器保溫性能好，抗凍能力強。大面積安裝對樓面有隔熱作用。

太陽能熱水器理論上是一次投資，使用不花錢。實際上不可能。

原因是無論任何地方，每年都有陰雲雨雪天氣以及冬季日照不足天氣。在此氣候下主要靠電加熱制熱水（也有一些產品是靠燃氣加熱），每年平均有25%~50%以上的熱水需要完全靠電加熱（地區之間不盡相同，陰天多的地區實際耗電量還要大。上海地區近三年的統計數據表明，平均每年陰雨天高達67%，滿負荷利用太陽能熱水器其70%的熱能來自電或者燃氣）。這樣一來太陽能熱水器實際耗電量比熱泵熱水器大。此外，敷設在太陽能熱水器室外管路上的“電熱防凍帶（只在北方地區有）”，也要消耗大量電能。除此以外，太陽能熱水器在結構上還存在多種難以解決的技術缺陷。

1. 熱水管路長達十幾米，每次使用都要浪費很多水。以典型的Φ12毫米水管計算，每1米長度存水為0.113公斤。若太陽能熱水管長度平均為15米，則每次使用都要浪費大約1.7公斤水。若平均每天使用6次，則每天浪費10.2公斤水；每月浪費360公斤水；每年浪費4320公斤水；十年浪費43200公斤水！以浪費水為代價節省一些電，恐怕無論是政府還是老百姓若知道這些都不會認可。中國的660多個城市中，一半以上城市不同程度缺水，其中嚴重缺水的有111個，每年因缺水影響工業產值就達到2000多億元。

2. 需要一整天的日照才能把水曬熱，天氣好的時候也只能保證晚上有熱水，白天和夜間很少有熱水可用。不能保證使用者24小時熱水供應，舒適性差。

3. 太陽能熱水器的採光板必須安裝在屋頂上，既龐大笨重，又影響建築美觀（越是高檔住宅區越明顯），還容易損壞屋頂防水層。

4. 光電互補，實際上沒法恰當的實現。市場90%的太陽能熱水器存在著難以克服的頑症：冬天水溫達不到，或者只能產生少量熱水；這些產品只能在夏秋季陽光充足的時候用，冬季日照弱時根本不能用，或者產生的熱水太少，不好用，客戶經常投訴；其實，真正的太陽能熱水器必須是一年四季都能用的。熱水使用量比較大的時間是集中在冬天，而冬天的集熱效果又不能滿足使用要求，基本上受氣候條件的限制，擺脫不了普通太陽能熱水器“靠天吃飯”的局限，很難保證冬天照樣有充足的熱水。很多太陽能經銷商為彌補熱水產量不足，需要增加電輔助或者油鍋爐，但是這樣形成雙重投資，增加客戶的經濟負擔。消費者實際使用時候因此會白白浪費很多電能，並進一步減少使用的舒適度。太陽能熱水器為了在日照不足天氣也能有熱水，基本都採用了所謂的“光電互補”技術，也就是在太陽能熱水器上再增加一個電加熱器。理論上說，只要熱水不足就可以“讓”該電熱管加熱。這聽起來很美。實際上由於消費者使用熱水模式很複雜，一年365天日照情況也不是固定。所以根本沒辦法恰當的解決“何時啟動電加熱最合適”。採用溫度控制、時間控制實際上都不行（因為日照充足天氣剛注的自來水溫度也低於設定溫度，若單純採用溫度控制，那麼會在不需要電加熱時候也通電）。使得這個初看上去簡單的“電加熱控制”問題沒有任何太陽能廠家完善的解決——百分之百的太陽能廠家都算在內。

5. 還有一條嚴重缺點就是現在市場99%以上都是非常落後的“非承壓式”（包括太陽能熱水器領域幾個強勢品牌，銷售的全部都是這種非承壓式），俗稱“落水式”。其進水、出水只有一根水管，使用非常不方便，根本就談不上舒適。

系統中的集熱元件。其功能相當於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塗層。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台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特硬玻璃製造，選擇性吸熱膜採用真空濺射選擇性鍍膜工藝。

儲存熱水的容器。通過集熱管採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。市場上有不鏽鋼、搪瓷等材質。保溫層保溫材料的好壞直接關係著保溫效果，在寒冷季節尤其重要。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、鍍鋁鋅板或不鏽鋼板。

保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質清潔。

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，不生鏽。材質一般為不鏽鋼、鋁合金或鋼材噴塑。

太陽能熱水器是將冷水先進入蓄熱水箱，然後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。

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、水滿斷水並顯示水溫和水位，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。市場上有手機簡訊控制的智能化太陽能熱水器，具有水溫水位查詢、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。

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，真空管式太陽能熱水器為主，佔據國內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。

真空管式熱水器的吸熱時，太陽輻射透過真空管的外管，被集熱鍍膜吸收后沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個向上的動力，構成一個熱虹吸系統。隨著熱水的不斷上移並儲存在儲水箱上部，同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環往複，最終整箱水都升高至一定的溫度。

平板式熱水器，一般為分體式熱水器，介質則在集熱板內因熱虹吸自然循環，將太陽輻射在集熱板的熱量及時傳送到水箱內，水箱內通過熱交換（夾套或盤管）將熱量傳送給冷水。介質也可通過泵循環實現熱量傳遞。

家用太陽能熱水器通常按自然循環方式工作，沒有外在的動力。真空管式太陽能熱水器為直插式結構，熱水通過重力作用提供動力。平板式太陽能熱水器通過自來水的壓力（稱為頂水）提供動力。而太陽能集中供熱系統均採用泵循環。由於太陽能熱水器集熱面積不大，考慮到熱能損失，一般不採用管道循環。

平板式太陽能熱水器為頂水方式工作，真空管太陽能熱水器也可實行頂水工作的方式，水箱內可以採用夾套或盤管方式。頂水工作的優點是供水壓力為自來水壓力，比自然重力式壓力大，尤其是安裝高度不高時，其特點是使用過程中水溫先高后低，容易掌握，使用者容易適應，但是要求自來水保持供水能力。頂水工作方式的太陽能熱水器比重力式熱水器成本大，價格高。

1. 溫差控制集熱循環

太陽能熱水地暖系統中有集熱器溫測器和水溫感應器，集熱系統吸收太陽能輻射后，集熱管溫度上升，當集熱器溫度和水箱溫度水溫差△t設定值時，檢測系統發出指令，循環泵將中央熱水器中的冷水輸入集熱器中，水被加熱后再回到水箱中，使水箱內的水達到設定的溫度。

2. 地暖管道循環系統

增加一台熱水循環泵，通過控制器控制地暖管道循環。當水溫達到設定溫度時，自動啟動地暖循環泵，使高溫水通過地暖盤管在室內循環，從而使室內溫度不斷提高。當水箱水溫低於某一設定值時，自動停止地暖管道循環泵。

就其結構來說，大體可分為以下幾類：

1. 從集熱部分來分：

1）玻璃真空管太陽能熱水器

可細分為全玻璃真空管式、熱管真空管式、U型管真空管式/真空管集熱、儲熱一體化悶曬式。常用的為全玻璃真空管式，其優點：安全、節能、環保、經濟。尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器，它以太陽能為主，電能為輔的能源利用方式使太陽能熱水器全年全天候正常運行，環境溫度低時效率仍然比較高。其缺點在於體積比較龐大、玻璃管易碎、管中容易集結水垢、不能承壓運行。

2）平板型太陽能熱水器

平板型太陽能熱水器 可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圓管式和熱管式。其優點：具有整體性好、

壽命長、故障少、安全隱患低、能承壓運行，安全可靠，吸熱體面積大，易於與建築相結合，耐無水空曬性強等優點，其熱性能也很穩定。其缺點由於蓋板內為非真空，保溫性能差，故環境溫度較低時集熱性能較差，採用輔助加熱時相對耗電。環境溫度低或要求出水溫度高時熱效率較低。如凍壞需更換整個集熱板，適合冬天不結冰的南方地區選用。

3）陶瓷中空平板型太陽能熱水器

陶瓷太陽能板是以普通陶瓷為基體，立體網狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽能集熱體。陶瓷太陽能板整體為瓷質材料，不透水、不滲水、強度高、剛性好，不腐蝕、不老化、不退色，無毒、無害、無放射性，陽光吸收率不會衰減，具有長期較高的光熱轉換效率。

經國家太陽能熱水器質量監督檢驗中心檢測，陶瓷太陽能板的陽光吸收比為0.95，混凝土結構陶瓷太陽能房頂的日得熱量為8.6MJ，遠高於國家標準。陶瓷太陽能板製造、使用成本低，陽光吸收比不衰減，與建築同壽命，可以用於與原房頂共用結構層、保溫層、防水層、結構簡單、保溫隔熱效果好於原房頂、與建築一體化的混凝土結構陶瓷太陽能房頂、向陽牆面、陽台護欄面，為建築提供熱水、取暖、空調；為工農業、養殖業提供熱能；可用於荒漠大規模太陽能熱水發電、風道發電、海水淡化、苦鹹水淡化、變沙漠為農田。

2. 從結構來分類：

1）緊湊式太陽能熱水器：就是將真空玻璃管直接插入水箱中，利用加熱水的循環，使得水箱中的水溫升高，這是市場最常規的太陽能熱水器。

2）分體式熱水器：分體式熱水器是將集熱器與水箱分開，可大大增加太陽能熱水器容量，不採用落水式工作方式，擴大了使用範圍。

3. 從水箱受壓來分：

1）承壓式太陽能熱水器：太陽能熱水器的出水是有壓力的。一般為頂水式工作，不一定採用承壓式水箱。

2）非承壓式太陽能熱水器：普通太陽能熱水器都是屬於非承壓式熱水器，它的水箱有一根管子與大氣相通，是利用屋頂和家裡的高度落差，使用水時產生壓力。其安全性，成本，使用壽命都比承壓式要顯著得多。

《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》 GB/T 18713—2002

《太陽能熱水器選用與安裝》06J908―6

《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》GB/T 18713—2002

《家用太陽熱水系統安裝、運行維護技術規範》NY/T 651—2002

《太陽能家用熱水系統的現場檢查和操作驗證》ASTM E 1160—1987

《一家和兩家住房用太陽能家用熱水設備的安裝和維護》ASTM E 1056—1985

《太陽能集熱器熱性能試驗方法》GB/T 4271—2007

《平板型太陽能集熱器》GB/T 6424—2007

《太陽能熱利用術語》GB/T 12936—2007

《工作直接日射表的校準方法》GB/T 14890—1994

《被動式太陽房熱工技術條件和測試方法》GB/T 15405—2006

《全玻璃真空太陽集熱管》GB/T 17049—2005

《真空管型太陽能集熱器》GB/T 17581—2007

2010年10月國務院發布了《國務院關於加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發32號），把加快太陽能熱利用技術推廣應用，作為新能源產業的發展重點，宏觀政策和消費趨勢為太陽能熱利用行業的發展創造了良好的宏觀環境和市場條件。

建築能耗占社會總能耗是三分之一，是節能減排的重點領域，為此建設部於2005年4月15日發出了《關於新建居住建築嚴格執行節能設計標準的通知》強調建築節能設計規範，從源頭控制建築能耗。從2006年1月1日起施行的建設部《民用建築節能管理規定》，將建築節能標準從節能50%提高到75%。2007年4月，國家發改委下發了《推進全國太陽能熱利用工作實施方案》，其中明確提出中國即將制定太陽能熱水器的強制安裝政策。2007年5月18日國家發展改革委、建設部聯合發出《關於加快太陽能熱水系統推廣應用工作的通知》（發改能源1031號）提出“有條件的醫院、學校、飯店、游泳池、公共浴室等熱水消耗大戶，要優先採用太陽能集中熱水系統；新建建築在設計時，要預設按照太陽能熱水系統的位置和管道等構件，儘可能按照太陽能熱水系統；對於既有建築，如具備條件也要支持按照太陽能熱水系統；政府機構的建築和政府投資建設的建築要帶頭使用太陽能熱水系統；在有條件的農村地區也要積極推廣太陽能熱水系統及太陽灶等其它經濟實用的太陽能熱利用技術，把推廣應用太陽能熱利用技術作為社會主義新農村建設的重要措施予以重視。”據不完全統計，全國有二十個省市區和八十多座城市紛紛出台規定，要求新建12層及以下住宅，以及新建、改建和擴建的賓館、酒店、商住樓等有熱水需求的公共建築，具備條件的應統一設計、安裝太陽能熱水系統。城鎮區域內12層以上新建住宅建築應用太陽能熱水系統的，必須進行統一設計、安裝。有些省市如山東、北京等對集中安裝太陽能熱水系統還直接給予資金補貼。這些舉措大大地推動了區域市場的發展。

另外，財政部、建設部、科技部、商務部、各省市都出台相應政策，設立專項資金支持太陽能熱利用發展項目。財政部設立可再生能源發展專項資金（《可再生能源發展專項資金管理辦法》財建237號）支持包括太陽能等可再生能源的發展項目。根據《可再生能源建築應用城市示範實施方案》（財建305號），對納入示範的城市，中央財政將予以專項補助。根據《加快推進農村地區可再生能源建築應用的實施方案》（財建306號），每省選定4個縣不小於30萬m2太陽能熱水器進行補助，太陽能熱利用示範市、示範縣、太陽能集熱示範工程、太陽能熱水器示範村紛紛亮相。2009年商務部財政部還將太陽能熱水器納入家電下鄉範疇，讓農村居民享受13%的財政補貼。

目前我國是全球太陽能熱水器生產量和使用量最大的國家。2011年我國太陽能熱水器產量約為5800萬平米，預計到2015年產量達1.2億平方米，約2300億元的市場規模。

龐大的市場容量為整個產業的發展提供了邏輯支撐，但中國太陽能熱水器行業卻存在著市場主體參差不齊、行業技術標準不完善、企業技術研發實力弱等諸多問題，這成為中國太陽能家電行業發展過程中的不確定性因素。

中國太陽能熱水器的年生產量是歐洲的2倍，北美的4倍，現已成為世界上最大的太陽能熱水器生產國和最大的太陽能熱水器市場。中國的太陽能熱水器市場經過幾年的培育，已經步入快速發展期。2009年太陽能熱水器“下鄉”，標誌著太陽能熱水器得到國家認可，中國太陽能熱水器行業已邁入新的時代。未來5-10年中國太陽能熱水器市場保有量仍將保持20%以上的增長率。

伴隨著行業的發展，太陽能熱水器行業的競爭不斷加劇，國內優秀的太陽能熱水器生產企業越來越重視對行業市場的研究，特別是對行業發展環境和產品消費者的深入研究。也正因為如此，一大批國內優秀的太陽能熱水器品牌迅速崛起，逐漸成為中國乃至世界太陽能熱水器行業中的翹楚!

隨著傳統能源成本的不斷上升及環境的持續惡化，太陽能熱水工程解決方案越來越多地被應用於居民住宅、別墅、酒店、旅遊風景區、科技園區、醫院、學校、工業廠區、農業種植養殖區等眾多領域，針對不同領域熱水使用情況進行合理設計與配置，達到能源的綜合利用，降低成本投入。

太陽能熱水工程主要由太陽能集熱器、儲熱系統、控制系統、換熱系統、輔助能源系統、保溫材料、管路系統及配件等部分組成。太陽能集熱器吸取太陽的熱量，加熱管道中的水，加熱后的水靠循環泵通過管路輸送至儲熱裝置，通過整體能源系統的設計可為鍋爐、熱泵等提供基礎熱水，通過管路輸送至各熱點使用。

系統組成：

太陽能集熱器：

1.適合安裝在屋頂及其他可固定安裝位置（鋼結構支架上等）安裝；

2.集熱器美觀大氣，可任意角度安裝，維護方便；

3.集熱器型號多樣，可滿足任何空間安裝，客戶選擇多樣化。

儲熱系統：

1.專利工程水箱，防腐性能強，水嘴設計規範合理，連接管路方便；

2.保溫層為聚氨酯發泡一次成型，發泡均勻，保溫效果好；

3.型號齊全，可滿足用戶80噸以下熱水需求；

4.可滿足400平米以下建築單戶採暖需求。

換熱系統：

1.選用高效高質量換熱器，換熱效果好；

2.採用換熱系統，系統水質好；

3.設計獨立換熱系統可滿足用戶多種多樣用熱點水質、水壓和水量的需求。

控制系統：

1.採用PLC程序模塊控制，多點控制，精度高，性能穩定；

2.控制界面人性化，模塊清晰，操作方便。

輔助能源系統：

1.多種輔助熱源可供選擇，電輔助、燃氣輔助、燃煤鍋爐輔助、燃油鍋爐輔助、熱泵輔助都可以根據用戶特點選擇；

2.系統得熱量多，熱損失小。

保溫材料：

1.採用聚苯乙烯泡沫材料，保溫好，散熱小；

2.保溫外敷鋁箔，美觀，防輻射散熱。

管路系統及配件：

1.管路選用標準PVC管材，經濟合理；

2.配件標準設計，防鏽防腐蝕。

熱水效果保證：全年全天24小時充足水量供應，即開即熱；

熱水品質保證：壓力恆定，水溫穩定，水質乾淨；

系統集成設計：系統整體考慮，搭配輔助熱源，專業軟體分析，系統高效可靠，人性化設計；

系統質量保證：對集熱器、水箱、循環泵、管路等各個環節給予全面保障，確保系統安全穩定運行20年以上；

系統智能控制：全數據顯示、智能化控制、分戶計量、信息準確。

1.安裝太陽能熱水器時，輸水管內可能沾有塵埃或油味，首次使用時可打開水龍頭先排除雜物。

2.太陽能熱水器內的存水，應根據當地的水質狀況作定期的排放，排水時間可選於早上集熱器較低溫時。

3.太陽能熱水器表面，依地區落塵量而作定期的擦試，下雨時能起到自行清洗，保持熱水器的表面清潔可得到

較高的集熱效率。

4.連續晴天多日不使用熱水時，其熱水溫度很高，在使用太陽能熱水器時請先開冷水，后開熱水，以免燙傷。

5.水龍頭出口端一般都有濾網裝置，水管內的水垢雜物會聚集於此網，應定期自行拆下清洗，可加大水量流出順暢。

6.冬季，管道被凍住是很常見的事，如發現管道內已結冰但管道尚未開裂，氣溫回升后一般即可自動疏通。也可用電吹風烘吹，或拿毛巾裹住水管，然後用溫水慢慢澆淋，切不可用火烘烤、敲擊管道或用開水急燙，那樣會使管道爆裂。多次凍堵容易使管道凍裂，因此需要因此加強管道保溫措施。

7.太陽能熱水器平均每二年到三年就需要進行清洗、檢查、消毒，用戶平時也可以自己動手做一些消毒工作，如可買些含氯的消毒藥劑往進水口中倒進去，讓其浸泡一段時間，再放出，能起到一定的消毒殺菌效果。

8.太陽能熱水器平均二年到三年需對真空管內部進行清理，防止真空管內部結水垢影響吸熱效果。

9.如太陽能熱水器配置專用儀錶需注意防雷防電，打雷時切勿洗澡並拔掉電加熱插頭。

市場上絕大部分電熱管只配備有簡單的溫控器，不具備真正系統防干燒的功能。同時，太陽能熱水器大部分安裝在室外房頂上，這種管理上的粗放和管理人員技術的差異，再加上某些電熱管生產廠家對其產品“能防干燒”的誤導，造成了太陽能熱水器從安裝上電熱管開始，就存在了嚴重的事故隱患。如何解決電熱管“干燒”這個問題呢？除了選擇可靠的供應商之外還應該在冬季對太陽能用的不多的情況下，也應該往太陽能熱水器水箱上上水，據數據顯示，水箱沒有水，太陽能真空管處於空曬的情況下，管內溫度能達到2500C左右，很容易炸管。冬季管子都裸露在外面，天氣很冷的情況下，管子裡面結冰上不了水，這樣問題的解決只需要在水箱管或太陽能管包裹一層厚海綿，能有效的防止水上不上去導致空管而炸管。

其次，要查看漏電保護裝置工作是否完好，這個也很重要。另外在有條件的情況下要隔一段時間清洗水箱。總而言之，不管是太陽能熱水器用電熱管還是其它液體用電熱管均不可脫離液體干燒，否者必將使得電熱管內部溫度過高而使得電熱管燒壞，導致安全隱患。

太陽能不鏽鋼內膽患“膽結石”

2005年上半年，一位山東營河口地區的消費者購買了一台某品牌的太陽能熱水器，但是用了五年時間，如今出現漏水現象，他打服務維修電話諮詢，對方稱是水質問題導致內膽銹穿漏水，維修費用較貴。這位消費者非常苦惱，如果維修，要付上一筆較貴的費用，如果換一台新的機器，以後又漏水了，如何辦？

“這並非個案，現在全行業普遍出現這種問題，從皇明的行業監測數據來看，由於不鏽鋼內膽問題造成的影響熱水器性能質量安全問題，但是問題遲遲沒有解決，這是當前太陽能熱水器市場的一大潛規則。”皇明太陽能大市場部部長於大鵬說。

據了解，太陽能不鏽鋼內膽腐蝕生鏽的主要原因可以分為三類，一是跟不鏽鋼本身材質、厚度有關，二是與焊接工藝有關，三是與用戶所在區域水質有關。

不鏽鋼內膽最容易腐蝕的地方就是焊縫，處理不好就漏水。如果焊接前無酒精擦拭：一個手印或一點油漬，裡邊含有的碳原子極易與內膽中的鉻原子發生化學反應，形成貧鉻區發生晶間腐蝕，極易腐蝕漏水，造成整機短命。如果不鏽鋼牌號低，低鉻、低鎳，甚至不含鎳，就容易腐蝕漏水。

“更重要的是，如果用戶所在區域水質差，更容易加劇內膽的腐蝕速度和程度，內膽漏水、太陽能報廢。”皇明太陽能技術研發中心總監張立峰說。

張立峰說：“儘管問題如此嚴重，但是全行業沒有關注和解決這個問題，許多太陽能熱水器為了減少成本，不鏽鋼內膽厚度不夠推薦國標的0.5mm，絕大多數薄20%以上，像張紙、很容易鏽蝕擊穿。有的甚至採用手工焊接，就容易形成虛焊、過焊，短時間內腐蝕漏水。”

國土資源部公布《2012年中國國土資源公報》顯示，全國198個地市級行政區開展了地下水水質監測工作，全部監測點中，水質呈較差級的監測點為1999個，佔40.6%；水質呈極差級的監測點為826個，佔16.8%。主要超標組分為鐵、錳、氟化物、“三氮”(亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和銨氮)、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物等，個別監測點存在重(類)金屬項目超標現象。

張立峰說，在這些區域，太陽能熱水器出現水土不服的癥狀，管路堵塞、內膽積垢、內膽腐蝕、漏水等問題頻發，以至很多家庭認為當地不適合用太陽能熱水器。

專家介紹，太陽能內膽多採用不鏽鋼，所謂不鏽鋼不是不銹、而是難銹。鉻、鎳是保持不鏽鋼耐腐蝕的基本元素，可極大延緩鋼的腐蝕，但鉻、鎳的天敵是水中的氟離子和氯離子。氟、氯離子在60℃以上水中活性(腐蝕性)增強，太陽能產生的高溫熱水能達到100℃，氟、氯離子對不鏽鋼內膽整體的腐蝕加速，時間長了內膽就可能被銹穿，尤其是焊縫處，更容易腐蝕開裂，嚴重的2、3年就能銹透漏水。

其實，水質差不僅在農村地區，而且在上海、濟南、青島、成都、太原等一些大城市也存在，當水質差會加速不鏽鋼內膽腐蝕和穿孔。”張立峰說。

無論是電熱水器、燃氣熱水器，還是太陽能熱水器，工作環境都是密閉的高溫高壓環境，如果水質差一點(起腐蝕作用的氟、氯離子含量較高)的地方用個兩到三年就會腐蝕漏水，水滲到保溫層裡面，破壞保溫層，熱水器變成冷水器，修都沒辦法修，只能是整機報廢。

99%太陽能熱水器企業陷成本泥淖：賣一台虧一台

2013年12月24日，上述海寧的企業負責人則透露，目前零售市場的平均毛利率應該在10%左右，而熱水工程和商用市場的毛利潤還在20%—30%左右。更重要的是，商用市場對於價格的敏感度不高，看中的是企業產品安裝設計等系統服務能力。

太陽能熱水器有沒有保溫功能？

有保溫功能。太陽能熱水器的真空玻璃集熱管是雙層玻璃構成，內表鍍上熱吸收層，兩層之間為真空，這樣相當於一個拉長的保溫瓶。熱量只能進不能出，熱水器水箱是採用雙層不鏽鋼板構成，中間是聚胺脂整體發泡的保溫體，保溫作用十分明顯，一般合格的太陽能熱水器每天溫度下降在5℃以內。

什麼是普通太陽能熱水器？什麼是全天候太陽能熱水器？什麼是全自動太陽能熱水器？

普通太陽能熱水器就是最基本的熱水器，在晴好天氣可能出熱水正常使用，但陰天時如果儲藏的熱水用完了，就不能出熱水了。全天候的熱水器常備有電加熱系統，當陰天時打開電加熱開關，就可以出熱水了，陰雨天照樣能使用。如果再配套一個小容量的電熱水效果更好。全自動太陽能熱水器就是能夠對熱水順利進行簡單管理的熱水器，裝有定時電加熱裝置和定時上水裝置，這種熱水器一般無須人專心管理，只要打開熱水器就可以出熱水。熱水器往往配有水位、水溫顯示器，使您對屋上的熱水器的工作狀態基本了解，有的控制儀還有排空和循環功能使熱水器更好使用。

太陽能熱水器能達到多少度？

我們是按照冬季日溫升50度來設計真空管與水箱容積配比的，正常情況下，太陽能能達到50-70度，如果夏天連續幾天未用，太陽能中水溫有可能達到70-90度。

熱水器能把水曬開了嗎？

普通家用熱水器在上滿水的情況下通常是曬不開的，因為當水溫升高到一定溫度時達到熱平衡，此時吸收熱量與散失熱量相等，水溫不再上升。要想熱水器把水曬開必須減少貯水或增加集熱面積。

內膽裝的水能否飲用？

除非是專門設計的可飲用、承壓太陽能熱水器，否則堅決不要飲用裡面的水。因為普通太陽能里的水經過反覆加熱容易產生硝酸鹽亞硝酸鹽等有害物質，而且裡面的水不可能完全用光，容易滋生致病菌團，即使用來洗菜其實我都是不推薦的（行業內的人都很清楚）。如果想飲用太陽能的水，推薦二次換熱系統的太陽能熱水器（國外幾乎全部是這種）。但這種造價就稍微高一些，國內太陽能的領頭羊們就避開這個問題不談了，甚至有的不良廠家公然宣稱不鏽鋼內膽的水可以飲用，這是不道德的。

太陽能熱水器在陰天時能否使用？

帶有電加熱輔助功能的太陽能就能用。

隨著能源危機的日益凸顯，發展低碳經濟已成為各國政府的共識。太陽能熱水器，作為新能源的代表，也被寄予了越來越多的注意力，成為國家推行節能減排的主要推動力。事實上，隨著家電下鄉的順利開展，太陽能也著實在我國農村火了一把，但是城市居民卻與之形成鮮明對比，即便是不得不承擔高額的電費和燃氣費，也很少有人從電熱水器和燃氣熱水器的陣營中轉變立場，選擇省錢而又環保的太陽能熱水器。

一面是農村市場的熱火朝天，一面是城市市場的舉步維艱，截然不同的冷熱對比，城市消費者的不接受，已然成為太陽能熱水器的一大傷痛，為什麼會出現這種狀況？如何克服這種瓶頸，或許是目前絕大多數太陽能企業不得不認真思考的一個問題。

相關數據顯示，目前我國太陽能的市場零售九成以上的銷售業績都來自農村市場。在燃氣、電、太陽能熱水器三者的對陣中，太陽能憑藉它節能、環保、容水量大、運行費用低、具備安裝條件等優點，毫無懸念地壓倒了電熱和燃熱水器，成為農村消費者的首選。據筆者調查，在很多地區，甚至根本沒有燃氣熱水器和電熱水器產品出售，銷售人員表示，燃熱、電熱在農村沒有市場，所以根本沒必要進貨。

可以說，即便沒有國家的家電下鄉政策，太陽能熱水器在農村市場中也完全可以佔據絕對優勢，何況現實的情況是，太陽能優勢明顯，又有下鄉補貼，所以整個農村地區，可謂形式一片大好。但是城市地區的太陽能銷售相對來說就有點太過慘淡了，如果除去開發商統一配套的太陽能工程市場，整個城市地區銷售量簡直都可以忽略不計。

隨著中國城市化進程的加速，大量的市場空間湧現出來，但是新增的市場容量幾乎絕大多數都被燃氣熱水器和電熱水器攻佔掉了，太陽能熱水器雖然節能環保的優勢非常明顯，但是面對這兩者的強勢，大多企業還是都陷入了束手無策的困境，甚至有企業做太陽能根本就不考慮城市市場。

有專家對此做出分析，認為太陽能無法征服城市消費者是因為質量問題。誠然，由於入行門檻和行業標準相對較低，我國的太陽能企業目前的確是魚龍混雜，5000多家大大小小的企業質量良莠不齊，然而筆者認為更深層次的原因還不在於此。

很有說服力的一個論據就是，質量問題在農村市場同樣存在，但是它並沒有影響到農村消費者的整體購買熱情。的確，太陽能的質量提升是目前整個行業必須重視的一件事，但是太陽能城市化的進程中，僅提升質量還不夠，技術和產業結構的升級或許相對來說要更重要。

這裡所說的產業結構升級是指改變真空管占絕對優勢的產業結構，加大平板產品的研發力度。之所以如此定論，有著國外和國內的雙重現實依據。縱觀歐洲、日本等發達國家，它們的太陽能市場都以平板式產品為主，葡萄牙、以色列、希臘、巴西等國更是接近100%為平板式產品。而在我國，這一數據還不到10%。

平板在發達國家受寵，最主要的原因就是它有兩大優勢，一、與建築結合好，可以很好地克服高樓層建築無法安裝真空管一體機的缺陷。二、集熱好效率高，性能好，可以給予使用者更好的洗浴質量。在中國，隨著土地資源利用率的提升，高層建築逐漸成為城市建築的主流。然而由於真空管一體機的結構缺陷，高層建築僅靠近頂樓的用戶可以安裝、安裝后維修不方便等問題也凸顯出來，業主自行安裝的真空管太陽能還影響小區景觀，正因為真空管產品根本無法滿足城市消費者的需求，所以很多消費者即便很認同太陽能的節能環保優勢也不得不望“陽”興嘆。

倘若能夠選擇平板太陽能產品，一切障礙都將不復存在。不過現實的情況是，由於平板太陽能的技術要求較高，我國絕大多數太陽能企業並未涉及平板領域。基於此，筆者認為加快技術升級，儘快開發出適合城市市場的平板產品，完成產業結構升級才是改變城市地區太陽能消費窘境的根本出路。

在節能低碳的大潮中，中國已有不少地區紛紛推出新建樓層12層以下必須強制安裝太陽能的規定，這對促進城市地區的太陽能普及是一大利好，但如果太陽能產業的技術升級跟不上，平板技術跟不上，太陽能的城市化進程很可能還將路漫漫其修遠兮。

《2014年中國太陽能熱水器行業現狀調研與未來前景趨勢產業洞察》報告顯示近幾年，小型太陽能熱水器企業倒閉的消息似乎從未間斷過。嘉興、日照等太陽能熱水器生產較為集中的地區更是哀鴻遍野，除了一些較大的企業還在支撐外，很多小企業早已“人走廠空”。

太陽能熱水器“由盛而衰”的原因主要集中在兩個方面：一是產品本身的技術門檻低，導致企業蜂擁而至搶市場，卻沒有維護市場；二是產品技術缺乏創新的持續支撐，一直沒有進城擴大市場，自然很快就觸到了“行業天花板”。

太陽能熱水器的生產加工相對比較簡單，一個企業只要有儲熱水箱生產線，產品的其他配件，如真空管、支架等都可以進行社會化採購。一些中小廠家的前期生產線投入小，又不需要技術研發投入，也沒有廣告宣傳費，甚至連一些稅費都可以合理規避，這也造成一段時間內市場上低於1000元的太陽能熱水器層出不窮，甚至連一些知名品牌也為了降低成本，採取在外貼牌定製“超低價熱水器”的辦法，以犧牲質量換取市場份額。

質量問題最打擊消費者的購買積極性。然而，太陽能熱水器市場多年來始終都沒能得以凈化，雖然市場上有質量優良的產品，但是劣質產品還是傷了不少消費者的心。

始於2008年的家電下鄉政策，極大地激發了原本就在農村地區具有廣闊發展空間的太陽能熱水器市場的潛能，其市場銷量一路攀升。然而這一政策卻也大大透支了未來幾年的市場，隨著家電下鄉政策的逐步退出，市場銷量下滑也在所難免。