热水器与环境保护

朱霞芳

热水器为人类生活提供了热水，也逐渐成为人们的日常生产生活的重要组成部分.然而，由于利用传统能源如煤炭、天然气作为热水器的燃料，不仅使得环境污染相当严重，而且由于长期过度开采，这些传统能源的短缺也日益明显.但是解决困难的办法总是和困难相随而生.介于传统热水器具有耗费资源和环境污染的不足，人们研发了太阳能热水器.太阳能热水器的诞生，既是人类生产生活史上的一次革命，同时对环境保护也具有一定的里程碑式的意义.下面从环境保护的角度谈谈热水器的特点、太阳能热水器的原理、环保和普及状况以及太阳能热水器的发展前景.

一、热水器的特点

目前市场上流行的热水器大致可以分为三类：燃气热水器、电热水器和太阳能热水器.

燃气热水器是最早使用的热水器，有天然气、液化气和管道煤气之分.在燃气烧热水的同时，会产生废气（二氧化碳、一氧化碳、硫化气体等），容易造成有害气体积聚和氧气消耗，从而导致人中毒，轻则危害健康，重则引起伤亡，所以早期的直排式热水器现在已经禁止生产销售.目前，市场上比较流行的是强排式热水器和平衡强排式热水器，它装置了电机和排风扇，可有效地把废气排出室外，但对大气环境污染比较严重.

电热水器是用电热管把水加热使用的器具，其原理与用电热水壶烧开水相同.若每户每日供应60℃热水100升，按照现行平均电价计算，每户用于热水供应的电费为1140元/年，费用较高.而且，电热水器的功率都很大，如果大量使用，电力消耗大，对环境会造成巨大污染.

太阳能热水器是利用太阳能把冷水加热成热水的装置.现在市场上的太阳能热水器品牌不少，大小、形状也各异，但使用的技术大都为用真空集热管汇聚太阳光，把光能转化为内能加热冷水.与燃气、电热水器相比，太阳能热水器不见火、不用电、不耗氧，安全系数最高且太阳能为可再生能源，对环境无污染.太阳能可谓取之不尽、用之不竭，无需开采、无运行费用，不需要巨大投资.大力推广普及太阳能热水器就是解决百姓生活热水的有效便捷途径.

二、太阳能热水器的原理、环保和普及状况

1.太阳能热水器的种类及原理

太阳能热水器是一个光热转换器，具体有太阳能集热器和太阳能真空管两种类型.

（1）太阳能集热器由集热器、保温水箱、连接管道等几部分组成.

①集热器：系统中的集热元件，也是核心元件，其功能相当于电热水器中的电热管.与电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼.

②保温水箱：与电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器.因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来，容积是每天晚上用热水量的总和.采用搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上.

③连接管道：将热水从集热器输送到保温水箱，将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路.设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要.热水管道必须做保温处理，管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命.

（2）太阳能真空管是太阳能热水器的核心，它的结构如同一个拉长的保温瓶胆，内外层之间为真空.在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层（黑色），用来最大限度地吸收太阳辐射能.经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成内能，水从涂层上吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而密度大的冷水下降，热水始终位于上部，即水箱中.太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大，主要取决于光照.当打开厨房或洗浴间的任何一个热水龙头时，热水器内的热水便依靠自然落差流出.

2.太阳能热水器的环保作用

国家环保总局颁布了针对太阳能热水器和太阳能集热器的环境保护国家标准.太阳能领域环保标准，分别从热性能、健康安全和光污染三个方面对太阳能热水器产品提出了技术要求以及检验方法.目前，我国已经成为世界上最大的太阳能热水器生产国，拥有最大的太阳能热水器市场，总保有量占世界的76%，并继续以每年20%至30%的速度递增.我国太阳能产业集热器总保有量达到9000万至9500万平方米，累计节约标准煤2亿多吨，减排约2亿吨，在一定程度上实现了能源替代.太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水、采暖、空调，在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况.

目前太阳能热水器约占我国整个热水器市场的20%左右，而据预测，到2015年，我国太阳能热水器普及率将达到50%左右.从个人角度来说，用太阳能热水器价格要比用电热水器便宜得多，比用电、用燃气至少节约三分之二以上，所以选用太阳能热水器，一来可以节约用电，二来长远考虑使用费用也较低.太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器.

3.太阳能热水器的普及

目前，生活热水用量成为小康家庭一项新的指标，人们对生活热水的需求量日益增大.21世纪我国面临着经济的可持续发展与节能环保的双重课题，充分利用可再生清洁能源解决全部或部分家用热水，节能环保意义重大.大力推广普及太阳能热水器就是解决百姓生活热水的有效途径.

（1）家用太阳能热水器 太阳能可以再生并且资源丰富，既可免费使用，又无成本、无污染，是洁净的绿色资源，这为太阳能热水器的发明推广提供了必要的条件，并使其成为当今世界新能源利用中技术最成熟、最有经济性的节能装置.据统计，城市新建楼房90%已用上了太阳能热水器，农村也已开始普及，太阳能热水器正在进入千家万户.

（2）公共服务设施 随着太阳能热水器的日益普及，数字化、自动化太阳能热水器在宾馆、洗浴、高校、医院以及生产领域也得到了更多推广.另外，我国鼓励开发商在商品住宅开发中整体安装太阳能热水器或预留安装管网.此外，在新农村建设中，结合新农村规划，在政府的支持和鼓励下，部分农村开始整体安装太阳能热水器，新能源给农民带来了新生活.

三、太阳能热水器的发展前景

结合前文所述，我们充分认识到太阳能热水器在环保方面有着重要作用：每平方米太阳能热水器（真空管式），在其使用寿命内（15年）可以减少大量燃煤向大气层排放的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉尘以及氮氧化物.显然，更多地使用太阳能热水器能极大地改变空气质量，降低“热岛效应”，减少酸雨频率，降低空气污染.

正因为太阳能热水器有着既便捷大众生活，又绝少污染的特点，世界各国都争先恐后对此进行研究，以期其能应用于百姓日常生活.以色列是世界上最早开发利用太阳能热水器的国家之一，而且它也是唯一一个在法律上规定民用建筑必须安装太阳能热水器的国家，因此以色列太阳能热水器的普及率高达90%，其人均使用太阳能热水器面积居世界首位，达每人1平方米.以色列全国人口约650万人，据估计，其民用市场容量为每年25万台.如果将宾馆、医院、工厂以及诸多公共设施等工程热水项目计算在内，以色列的太阳能热水器市场容量相当可观.我国太阳能热水器开发利用始于20世纪五六十年代的闷晒式，到七八十年代发展为平板式及直管式.目前已开发的第三代是真空管式太阳能集热水器，经过长期的科技攻关，我国的太阳能热水器的生产技术已有了巨大的发展.例如，清华大学等部分科研机构在国外技术的基础上研制出具有世界先进水平的两种真空管式太阳能集热器：即全玻璃真空管太阳能集热器和热管式真空集热器，它运用优良的阳光选择性吸收膜层及高真空保温技术，具有单向导热性能佳、稳定性好等优点.经过不断更新改造，其防冻、防冰雹及保温性能都得到进一步改善.另外为了解决阴雨天不能使用太阳能的难题，部分太阳能热水器还配套管状电加热辅助装置及相应的水位、加热自动控制系统等，这使得太阳能热水器应用的前景更加广阔.

随着新科技的发展，太阳能热水器从无到有，从生产技术不成熟到现在日臻完善的境地，这也昭示了它在新的环保时代里的光明前途.推广使用太阳能热水器，益处很多，利国利民.21世纪将是人类大规模开发、利用太阳能的时代，随着太阳能热水器对太阳能资源的成功应用，这一崭新的再生能源一定会在新世纪崛起.