熱水器與環境保護

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生活的重要組成部分.然而，由于利用傳統能源如煤炭、天然氣作為熱水器的燃料，不僅使得環境污染相當嚴重，而且由于長期過度開采，這些傳統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.介于傳統熱水器具有耗費資源和環境污染的不足，人們研發了太陽能熱水器.太陽能熱水器的誕生，既是人類生產生活史上的一次革命，同時對環境保護也具有一定的里程碑式的意義.下面從環境保護的角度談談熱水器的特點、太陽能熱水器的原理、環保和普及狀況以及太陽能熱水器的發展前景.

一、熱水器的特點

目前市場上流行的熱水器大致可以分為三類：燃氣熱水器、電熱水器和太陽能熱水器.

燃氣熱水器是最早使用的熱水器，有天然氣、液化氣和管道煤氣之分.在燃氣燒熱水的同時，會產生廢氣（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在已經禁止生產銷售.目前，市場上比較流行的是強排式熱水器和平衡強排式熱水器，它裝置了電機和排風扇，可有效地把廢氣排出室外，但對大氣環境污染比較嚴重.

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燒開水相同.若每戶每日供應60℃熱水100升，按照現行平均電價計算，每戶用于熱水供應的電費為1140元/年，費用較高.而且，電熱水器的功率都很大，如果大量使用，電力消耗大，對環境會造成巨大污染.

太陽能熱水器是利用太陽能把冷水加熱成熱水的裝置.現在市場上的太陽能熱水器品牌不少，大小、形狀也各異，但使用的技術大都為用真空集熱管匯聚太陽光，把光能轉化為內能加熱冷水.與燃氣、電熱水器相比，太陽能熱水器不見火、不用電、不耗氧，安全系數最高且太陽能為可再生能源，對環境無污染.太陽能可謂取之不盡、用之不竭，無需開采、無運行費用，不需要巨大投資.大力推廣普及太陽能熱水器就是解決百姓生活熱水的有效便捷途徑.

二、太陽能熱水器的原理、環保和普及狀況

1.太陽能熱水器的種類及原理

太陽能熱水器是一個光熱轉換器，具體有太陽能集熱器和太陽能真空管兩種類型.

（1）太陽能集熱器由集熱器、保溫水箱、連接管道等幾部分組成.

①集熱器：系統中的集熱元件，也是核心元件，其功能相當于電熱水器中的電熱管.與電熱水器、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有太陽照射的白晝.

②保溫水箱：與電熱水器的保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器.因為太陽能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產出的熱水儲存起來，容積是每天晚上用熱水量的總和.采用搪瓷內膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質清潔，使用壽命可長達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，使整套系統形成一個閉合的環路.設計合理、連接正確的循環管道對太陽能系統是否能達到最佳工作狀態至關重要.熱水管道必須做保溫處理，管道必須有很高的質量，保證有20年以上的使用壽命.

（2）太陽能真空管是太陽能熱水器的核心，它的結構如同一個拉長的保溫瓶膽，內外層之間為真空.在內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），用來最大限度地吸收太陽輻射能.經陽光照射，光子撞擊涂層，太陽能轉化成內能，水從涂層上吸熱，水溫升高，密度減小，熱水向上運動，而密度大的冷水下降，熱水始終位于上部，即水箱中.太陽能熱水器中熱水的升溫情況與外界溫度關系不大，主要取決于光照.當打開廚房或洗浴間的任何一個熱水龍頭時，熱水器內的熱水便依靠自然落差流出.

2.太陽能熱水器的環保作用

國家環?？偩诸C布了針對太陽能熱水器和太陽能集熱器的環境保護國家標準.太陽能領域環保標準，分別從熱性能、健康安全和光污染三個方面對太陽能熱水器產品提出了技術要求以及檢驗方法.目前，我國已經成為世界上最大的太陽能熱水器生產國，擁有最大的太陽能熱水器市場，總保有量占世界的76%，并繼續以每年20%至30%的速度遞增.我國太陽能產業集熱器總保有量達到9000萬至9500萬平方米，累計節約標準煤2億多噸，減排約2億噸，在一定程度上實現了能源替代.太陽能熱水器的廣泛運用，包括生活用熱水、采暖、空調，在省錢的同時必將極大地改善地球的污染狀況.

目前太陽能熱水器約占我國整個熱水器市場的20%左右，而據預測，到2015年，我國太陽能熱水器普及率將達到50%左右.從個人角度來說，用太陽能熱水器價格要比用電熱水器便宜得多，比用電、用燃氣至少節約三分之二以上，所以選用太陽能熱水器，一來可以節約用電，二來長遠考慮使用費用也較低.太陽能熱水器便是太陽能成果應用中的一大產業，它為百姓提供環保、安全節能、衛生的新型熱水器.

3.太陽能熱水器的普及

目前，生活熱水用量成為小康家庭一項新的指標，人們對生活熱水的需求量日益增大.21世紀我國面臨著經濟的可持續發展與節能環保的雙重課題，充分利用可再生清潔能源解決全部或部分家用熱水，節能環保意義重大.大力推廣普及太陽能熱水器就是解決百姓生活熱水的有效途徑.

（1）家用太陽能熱水器 太陽能可以再生并且資源豐富，既可免費使用，又無成本、無污染，是潔凈的綠色資源，這為太陽能熱水器的發明推廣提供了必要的條件，并使其成為當今世界新能源利用中技術最成熟、最有經濟性的節能裝置.據統計，城市新建樓房90%已用上了太陽能熱水器，農村也已開始普及，太陽能熱水器正在進入千家萬戶.

（2）公共服務設施 隨著太陽能熱水器的日益普及，數字化、自動化太陽能熱水器在賓館、洗浴、高校、醫院以及生產領域也得到了更多推廣.另外，我國鼓勵開發商在商品住宅開發中整體安裝太陽能熱水器或預留安裝管網.此外，在新農村建設中，結合新農村規劃，在政府的支持和鼓勵下，部分農村開始整體安裝太陽能熱水器，新能源給農民帶來了新生活.

三、太陽能熱水器的發展前景

結合前文所述，我們充分認識到太陽能熱水器在環保方面有著重要作用：每平方米太陽能熱水器（真空管式），在其使用壽命內（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，更多地使用太陽能熱水器能極大地改變空氣質量，降低“熱島效應”，減少酸雨頻率，降低空氣污染.

正因為太陽能熱水器有著既便捷大眾生活，又絕少污染的特點，世界各國都爭先恐后對此進行研究，以期其能應用于百姓日常生活.以色列是世界上最早開發利用太陽能熱水器的國家之一，而且它也是唯一一個在法律上規定民用建筑必須安裝太陽能熱水器的國家，因此以色列太陽能熱水器的普及率高達90%，其人均使用太陽能熱水器面積居世界首位，達每人1平方米.以色列全國人口約650萬人，據估計，其民用市場容量為每年25萬臺.如果將賓館、醫院、工廠以及諸多公共設施等工程熱水項目計算在內，以色列的太陽能熱水器市場容量相當可觀.我國太陽能熱水器開發利用始于20世紀五六十年代的悶曬式，到七八十年代發展為平板式及直管式.目前已開發的第三代是真空管式太陽能集熱水器，經過長期的科技攻關，我國的太陽能熱水器的生產技術已有了巨大的發展.例如，清華大學等部分科研機構在國外技術的基礎上研制出具有世界先進水平的兩種真空管式太陽能集熱器：即全玻璃真空管太陽能集熱器和熱管式真空集熱器，它運用優良的陽光選擇性吸收膜層及高真空保溫技術，具有單向導熱性能佳、穩定性好等優點.經過不斷更新改造，其防凍、防冰雹及保溫性能都得到進一步改善.另外為了解決陰雨天不能使用太陽能的難題，部分太陽能熱水器還配套管狀電加熱輔助裝置及相應的水位、加熱自動控制系統等，這使得太陽能熱水器應用的前景更加廣闊.

隨著新科技的發展，太陽能熱水器從無到有，從生產技術不成熟到現在日臻完善的境地，這也昭示了它在新的環保時代里的光明前途.推廣使用太陽能熱水器，益處很多，利國利民.21世紀將是人類大規模開發、利用太陽能的時代，隨著太陽能熱水器對太陽能資源的成功應用，這一嶄新的再生能源一定會在新世紀崛起.