朱霞芳

熱水器為人類生活提供了熱水，也逐漸成為人們的日常生產(chǎn)生活的重要組成部分.然而，由于利用傳統(tǒng)能源如煤炭、天然氣作為熱水器的燃料，不僅使得環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重，而且由于長(zhǎng)期過(guò)度開采，這些傳統(tǒng)能源的短缺也日益明顯.但是解決困難的辦法總是和困難相隨而生.介于傳統(tǒng)熱水器具有耗費(fèi)資源和環(huán)境污染的不足，人們研發(fā)了太陽(yáng)能熱水器.太陽(yáng)能熱水器的誕生，既是人類生產(chǎn)生活史上的一次革命，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)也具有一定的里程碑式的意義.下面從環(huán)境保護(hù)的角度談?wù)劅崴鞯奶攸c(diǎn)、太陽(yáng)能熱水器的原理、環(huán)保和普及狀況以及太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展前景.

一、熱水器的特點(diǎn)

目前市場(chǎng)上流行的熱水器大致可以分為三類：燃?xì)鉄崴?、電熱水器和太?yáng)能熱水器.

燃?xì)鉄崴魇亲钤缡褂玫臒崴鳎刑烊粴?、液化氣和管道煤氣之?在燃?xì)鉄裏崴耐瑫r(shí)，會(huì)產(chǎn)生廢氣（二氧化碳、一氧化碳、硫化氣體等），容易造成有害氣體積聚和氧氣消耗，從而導(dǎo)致人中毒，輕則危害健康，重則引起傷亡，所以早期的直排式熱水器現(xiàn)在已經(jīng)禁止生產(chǎn)銷售.目前，市場(chǎng)上比較流行的是強(qiáng)排式熱水器和平衡強(qiáng)排式熱水器，它裝置了電機(jī)和排風(fēng)扇，可有效地把廢氣排出室外，但對(duì)大氣環(huán)境污染比較嚴(yán)重.

電熱水器是用電熱管把水加熱使用的器具，其原理與用電熱水壺?zé)_水相同.若每戶每日供應(yīng)60℃熱水100升，按照現(xiàn)行平均電價(jià)計(jì)算，每戶用于熱水供應(yīng)的電費(fèi)為1140元/年，費(fèi)用較高.而且，電熱水器的功率都很大，如果大量使用，電力消耗大，對(duì)環(huán)境會(huì)造成巨大污染.

太陽(yáng)能熱水器是利用太陽(yáng)能把冷水加熱成熱水的裝置.現(xiàn)在市場(chǎng)上的太陽(yáng)能熱水器品牌不少，大小、形狀也各異，但使用的技術(shù)大都為用真空集熱管匯聚太陽(yáng)光，把光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能加熱冷水.與燃?xì)?、電熱水器相比，太?yáng)能熱水器不見火、不用電、不耗氧，安全系數(shù)最高且太陽(yáng)能為可再生能源，對(duì)環(huán)境無(wú)污染.太陽(yáng)能可謂取之不盡、用之不竭，無(wú)需開采、無(wú)運(yùn)行費(fèi)用，不需要巨大投資.大力推廣普及太陽(yáng)能熱水器就是解決百姓生活熱水的有效便捷途徑.

二、太陽(yáng)能熱水器的原理、環(huán)保和普及狀況

1.太陽(yáng)能熱水器的種類及原理

太陽(yáng)能熱水器是一個(gè)光熱轉(zhuǎn)換器，具體有太陽(yáng)能集熱器和太陽(yáng)能真空管兩種類型.

（1）太陽(yáng)能集熱器由集熱器、保溫水箱、連接管道等幾部分組成.

①集熱器：系統(tǒng)中的集熱元件，也是核心元件，其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管.與電熱水器、燃?xì)鉄崴鞑煌氖?，太?yáng)能集熱器利用的是太陽(yáng)的輻射熱量，故而加熱時(shí)間只能在有太陽(yáng)照射的白晝.

②保溫水箱：與電熱水器的保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器.因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過(guò)保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ)存起來(lái)，容積是每天晚上用熱水量的總和.采用搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)20年以上.

③連接管道：將熱水從集熱器輸送到保溫水箱，將冷水從保溫水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路.設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要.熱水管道必須做保溫處理，管道必須有很高的質(zhì)量，保證有20年以上的使用壽命.

（2）太陽(yáng)能真空管是太陽(yáng)能熱水器的核心，它的結(jié)構(gòu)如同一個(gè)拉長(zhǎng)的保溫瓶膽，內(nèi)外層之間為真空.在內(nèi)玻璃管的表面上利用特種工藝涂有光譜選擇性吸收涂層（黑色），用來(lái)最大限度地吸收太陽(yáng)輻射能.經(jīng)陽(yáng)光照射，光子撞擊涂層，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，水從涂層上吸熱，水溫升高，密度減小，熱水向上運(yùn)動(dòng)，而密度大的冷水下降，熱水始終位于上部，即水箱中.太陽(yáng)能熱水器中熱水的升溫情況與外界溫度關(guān)系不大，主要取決于光照.當(dāng)打開廚房或洗浴間的任何一個(gè)熱水龍頭時(shí)，熱水器內(nèi)的熱水便依靠自然落差流出.

2.太陽(yáng)能熱水器的環(huán)保作用

國(guó)家環(huán)?？偩诸C布了針對(duì)太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能集熱器的環(huán)境保護(hù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).太陽(yáng)能領(lǐng)域環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，分別從熱性能、健康安全和光污染三個(gè)方面對(duì)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品提出了技術(shù)要求以及檢驗(yàn)方法.目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)，擁有最大的太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)，總保有量占世界的76%，并繼續(xù)以每年20%至30%的速度遞增.我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)集熱器總保有量達(dá)到9000萬(wàn)至9500萬(wàn)平方米，累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2億多噸，減排約2億噸，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了能源替代.太陽(yáng)能熱水器的廣泛運(yùn)用，包括生活用熱水、采暖、空調(diào)，在省錢的同時(shí)必將極大地改善地球的污染狀況.

目前太陽(yáng)能熱水器約占我國(guó)整個(gè)熱水器市場(chǎng)的20%左右，而據(jù)預(yù)測(cè)，到2015年，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器普及率將達(dá)到50%左右.從個(gè)人角度來(lái)說(shuō)，用太陽(yáng)能熱水器價(jià)格要比用電熱水器便宜得多，比用電、用燃?xì)庵辽俟?jié)約三分之二以上，所以選用太陽(yáng)能熱水器，一來(lái)可以節(jié)約用電，二來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮使用費(fèi)用也較低.太陽(yáng)能熱水器便是太陽(yáng)能成果應(yīng)用中的一大產(chǎn)業(yè)，它為百姓提供環(huán)保、安全節(jié)能、衛(wèi)生的新型熱水器.

3.太陽(yáng)能熱水器的普及

目前，生活熱水用量成為小康家庭一項(xiàng)新的指標(biāo)，人們對(duì)生活熱水的需求量日益增大.21世紀(jì)我國(guó)面臨著經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展與節(jié)能環(huán)保的雙重課題，充分利用可再生清潔能源解決全部或部分家用熱水，節(jié)能環(huán)保意義重大.大力推廣普及太陽(yáng)能熱水器就是解決百姓生活熱水的有效途徑.

（1）家用太陽(yáng)能熱水器 太陽(yáng)能可以再生并且資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)成本、無(wú)污染，是潔凈的綠色資源，這為太陽(yáng)能熱水器的發(fā)明推廣提供了必要的條件，并使其成為當(dāng)今世界新能源利用中技術(shù)最成熟、最有經(jīng)濟(jì)性的節(jié)能裝置.據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市新建樓房90%已用上了太陽(yáng)能熱水器，農(nóng)村也已開始普及，太陽(yáng)能熱水器正在進(jìn)入千家萬(wàn)戶.

（2）公共服務(wù)設(shè)施 隨著太陽(yáng)能熱水器的日益普及，數(shù)字化、自動(dòng)化太陽(yáng)能熱水器在賓館、洗浴、高校、醫(yī)院以及生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了更多推廣.另外，我國(guó)鼓勵(lì)開發(fā)商在商品住宅開發(fā)中整體安裝太陽(yáng)能熱水器或預(yù)留安裝管網(wǎng).此外，在新農(nóng)村建設(shè)中，結(jié)合新農(nóng)村規(guī)劃，在政府的支持和鼓勵(lì)下，部分農(nóng)村開始整體安裝太陽(yáng)能熱水器，新能源給農(nóng)民帶來(lái)了新生活.

三、太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展前景

結(jié)合前文所述，我們充分認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)能熱水器在環(huán)保方面有著重要作用：每平方米太陽(yáng)能熱水器（真空管式），在其使用壽命內(nèi)（15年）可以減少大量燃煤向大氣層排放的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉塵以及氮氧化物.顯然，更多地使用太陽(yáng)能熱水器能極大地改變空氣質(zhì)量，降低“熱島效應(yīng)”，減少酸雨頻率，降低空氣污染.

正因?yàn)樘?yáng)能熱水器有著既便捷大眾生活，又絕少污染的特點(diǎn)，世界各國(guó)都爭(zhēng)先恐后對(duì)此進(jìn)行研究，以期其能應(yīng)用于百姓日常生活.以色列是世界上最早開發(fā)利用太陽(yáng)能熱水器的國(guó)家之一，而且它也是唯一一個(gè)在法律上規(guī)定民用建筑必須安裝太陽(yáng)能熱水器的國(guó)家，因此以色列太陽(yáng)能熱水器的普及率高達(dá)90%，其人均使用太陽(yáng)能熱水器面積居世界首位，達(dá)每人1平方米.以色列全國(guó)人口約650萬(wàn)人，據(jù)估計(jì)，其民用市場(chǎng)容量為每年25萬(wàn)臺(tái).如果將賓館、醫(yī)院、工廠以及諸多公共設(shè)施等工程熱水項(xiàng)目計(jì)算在內(nèi)，以色列的太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)容量相當(dāng)可觀.我國(guó)太陽(yáng)能熱水器開發(fā)利用始于20世紀(jì)五六十年代的悶曬式，到七八十年代發(fā)展為平板式及直管式.目前已開發(fā)的第三代是真空管式太陽(yáng)能集熱水器，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的科技攻關(guān)，我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器的生產(chǎn)技術(shù)已有了巨大的發(fā)展.例如，清華大學(xué)等部分科研機(jī)構(gòu)在國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上研制出具有世界先進(jìn)水平的兩種真空管式太陽(yáng)能集熱器：即全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器和熱管式真空集熱器，它運(yùn)用優(yōu)良的陽(yáng)光選擇性吸收膜層及高真空保溫技術(shù)，具有單向?qū)嵝阅芗选⒎€(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn).經(jīng)過(guò)不斷更新改造，其防凍、防冰雹及保溫性能都得到進(jìn)一步改善.另外為了解決陰雨天不能使用太陽(yáng)能的難題，部分太陽(yáng)能熱水器還配套管狀電加熱輔助裝置及相應(yīng)的水位、加熱自動(dòng)控制系統(tǒng)等，這使得太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用的前景更加廣闊.

隨著新科技的發(fā)展，太陽(yáng)能熱水器從無(wú)到有，從生產(chǎn)技術(shù)不成熟到現(xiàn)在日臻完善的境地，這也昭示了它在新的環(huán)保時(shí)代里的光明前途.推廣使用太陽(yáng)能熱水器，益處很多，利國(guó)利民.21世紀(jì)將是人類大規(guī)模開發(fā)、利用太陽(yáng)能的時(shí)代，隨著太陽(yáng)能熱水器對(duì)太陽(yáng)能資源的成功應(yīng)用，這一嶄新的再生能源一定會(huì)在新世紀(jì)崛起.