熱水器與環(huán)境保護(hù)

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，而且由于長期過度開采，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)了太陽能熱水器.太陽能熱水器的誕生，既是人類生產(chǎn)生活史上的一次革命，同時對環(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)、太陽能熱水器的原理、環(huán)保和普及狀況以及太陽能熱水器的發(fā)展前景.

一、熱水器的特點(diǎn)

目前市場上流行的熱水器大致可以分為三類：燃?xì)鉄崴鳌㈦姛崴骱吞柲軣崴?

燃?xì)鉄崴魇亲钤缡褂玫臒崴?，有天然氣、液化氣和管道煤氣之?在燃?xì)鉄裏崴耐瑫r，會產(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)行平均電價計算，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，對環(huán)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(xiàn)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(shù)大都為用真空集熱管匯聚太陽光，把光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能加熱冷水.與燃?xì)?、電熱水器相比，太陽能熱水器不見火、不用電、不耗氧，安全系?shù)最高且太陽能為可再生能源，對環(huán)境無污染.太陽能可謂取之不盡、用之不竭，無需開采、無運(yùn)行費(fèi)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(huán)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(zhuǎn)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(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(chǎn)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(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)形成一個閉合的環(huán)路.設(shè)計合理、連接正確的循環(huán)管道對太陽能系統(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）太陽能真空管是太陽能熱水器的核心，它的結(jié)構(gòu)如同一個拉長的保溫瓶膽，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），用來最大限度地吸收太陽輻射能.經(jīng)陽光照射，光子撞擊涂層，太陽能轉(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，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(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熱水龍頭時，熱水器內(nèi)的熱水便依靠自然落差流出.

2.太陽能熱水器的環(huán)保作用

國家環(huán)?？偩诸C布了針對太陽能熱水器和太陽能集熱器的環(huán)境保護(hù)國家標(biāo)準(zhǔn).太陽能領(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方面對太陽能熱水器產(chǎn)品提出了技術(shù)要求以及檢驗方法.目前，我國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)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(xù)以每年20%至30%的速度遞增.我國太陽能產(chǎn)業(yè)集熱器總保有量達(dá)到9000萬至9500萬平方米，累計節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2億多噸，減排約2億噸，在一定程度上實現(xiàn)了能源替代.太陽能熱水器的廣泛運(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(jù)預(yù)測，到2015年，我國太陽能熱水器普及率將達(dá)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?xì)庵辽俟?jié)約三分之二以上，所以選用太陽能熱水器，一來可以節(jié)約用電，二來長遠(yuǎn)考慮使用費(fèi)用也較低.太陽能熱水器便是太陽能成果應(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(biāo)，人們對生活熱水的需求量日益增大.21世紀(jì)我國面臨著經(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(fèi)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(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，城市新建樓房90%已用上了太陽能熱水器，農(nóng)村也已開始普及，太陽能熱水器正在進(jìn)入千家萬戶.

（2）公共服務(wù)設(shè)施 隨著太陽能熱水器的日益普及，數(shù)字化、自動化太陽能熱水器在賓館、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，我國鼓勵開發(fā)商在商品住宅開發(fā)中整體安裝太陽能熱水器或預(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下，部分農(nóng)村開始整體安裝太陽能熱水器，新能源給農(nóng)民帶來了新生活.

三、太陽能熱水器的發(fā)展前景

結(jié)合前文所述，我們充分認(rèn)識到太陽能熱水器在環(huán)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(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.

正因為太陽能熱水器有著既便捷大眾生活，又絕少污染的特點(diǎn)，世界各國都爭先恐后對此進(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)利用太陽能熱水器的國家之一，而且它也是唯一一個在法律上規(guī)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(dá)90%，其人均使用太陽能熱水器面積居世界首位，達(dá)每人1平方米.以色列全國人口約650萬人，據(jù)估計，其民用市場容量為每年25萬臺.如果將賓館、醫(yī)院、工廠以及諸多公共設(shè)施等工程熱水項目計算在內(nèi)，以色列的太陽能熱水器市場容量相當(dāng)可觀.我國太陽能熱水器開發(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能集熱水器，經(jīng)過長期的科技攻關(guān)，我國的太陽能熱水器的生產(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(yùn)用優(yōu)良的陽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?、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn).經(jīng)過不斷更新改造，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(yīng)的水位、加熱自動控制系統(tǒng)等，這使得太陽能熱水器應(yīng)用的前景更加廣闊.

隨著新科技的發(fā)展，太陽能熱水器從無到有，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(jì)將是人類大規(guī)模開發(fā)、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(yīng)用，這一嶄新的再生能源一定會在新世紀(jì)崛起.