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太阳能热水器的一些简单状况

由于新买的房子在楼顶，基于省钱节能的角度，考虑安装太阳能热水器。所以对这个产品进行了一些考察，了解了一些基本情况。平时经常看其它DX的文章，学得了不少知识，所以这次我也贡献一下。希望能够为有需要的网友们提供一些基础知识。未作提纲规划，随笔草草写成，望见谅。可以任意在网上复制、转贴。

太阳能热水器大概可以分为3个主要部件，储水罐、集热器、控制器（这里所说的控制器不是指那些手动的阀门，而是一个电子设备）。其中控制器不是必需的。以下大致说说。

一、储水罐

比较简单，结构上分为落水式和承压式。从名字可以看出来，承压式就是工作时桶里总是满的、有压力，用一点水就会马上补充。落水式的桶是开放的，与大气连同的。当然不是像个大锅一样敞着，只是有一个很小的通气孔/溢水孔，在用、补水的时候保证空气流通。如果空气不流通水就不能正常的上下了。有些产品通气孔和溢水孔是分开的，有些是和二为一。

特点：

1、承压式可以保证出水压力和速度与自来水一样，落水时只能靠落差保证压力，一般会小一些，在某种极限情况下只能使用增压泵（后面会说一下）。

2、在使用上，承压式是用一点水就自动补水，在阳光不是很充足且用水量较集中（没有电辅加热）的时候，供水温度会一点点下降，如果用于洗澡的话，可能不是很舒服，对策是使用恒温混水器（大约700~3000）。落水式一般上下水管是一根，用个三通阀门转换，补水的时候搬到一边，用水的时候放到另一边；这样一般来说在整桶水放空之前供水的温度是比较平衡的。不过夏天太阳比较强烈的时候，供水量肯定比上、落水两根管的储水罐要差。落水式储水罐好像也有用两根管分开上下水的，水用了也可以马上补。好处就是能供应较多的水。缺点是，如果产品没设计好的话，会把刚补上的水马上又放回来。

3、内胆，主要是搪瓷和不锈钢的。不太好分优劣，个人感觉好像搪瓷内胆应该比较耐用，但据某些业内人士称只有搪瓷内胆才需要镁棒保护（利用镁的活跃性，先于铁等金属于水中的带电离子反应，保护金属部件），给人的感觉是，搪瓷内胆不是全面覆盖的。这个问题上就是仁者见仁智者见智了。

4、保温层，储水罐内胆和外壳之间的填充物。现在基本都是聚氨酯等发泡剂了，一般在40~60mm厚。我的感觉是，在同等条件下（比如材料种类、填充密度等）厚的比较好，但也有宣称不是越厚越好的。在卖场里都有样品的，很多还都锯开一半让你看。不过这些东西一般人也看不太懂，只能看看厚度了。另外关于填充剂的密度，有的厂家有专门的机器填充，采用好的原料，一般密实且均匀，有些厂子可能就差一点了。不过这个问题我是这么看的，空气是热的不良导体，只要不是太疏松、空档太大的话，保温性应该是可以保证的（外行看法，仅供参考）。

5、卫生，不可避免的，任何容器都会成为藻类、细菌的繁殖地，尤其是储水罐这样的高湿环境。由于落水式的天然结构，与大气的接触比承压式要多得多，所以无可避免的，其内部卫生情况肯定比密闭的承压式储水罐要差。因此，负责的厂家都会告诉你，这些水不能直接饮用。当然，夏天的时候，水温最高能到80度，应该能杀死一些细菌。其它季节……

另外，从原理上来说，承压式的储水罐属压力容器，制造工艺要求更高，所以价格也贵。基于同样原因，如果购买的是一些不太出名的小厂家的产品时，如果没有大把握，最好不要选择常压水罐。不过也不用太担心，目前只有很少的大厂在生产承压水罐。

二、集热器

这个地方就是比较见真功夫的了。加热能力就靠集热器的转换效率。从最早的平板式到现在的真空管式，桑普还有一个更先进的热管式（俗称太空管）。平板式由于集热效率偏低，目前在北方地区的个人应用似乎比较少了。热管式集热器，在国内我只知道桑普在用。市场上的绝大多数产品都是真空管式的。

真空管：管子分内外两层，之间抽空空气，起到隔热作用。内层玻璃的外壁涂（还有镀、喷、溅等工艺）吸热材料，现在普遍是深蓝色的，内层玻璃管内走水。最早的产品直径是47mm的，这个标准的来源我不太清楚，反正就这么用下来了。后来有些厂家以扩大集热面积为由，加粗了集热管，58mm，70mm等产品都开始出现。但至于实效如何，不同方面有不同的观点，余以为，在同等价格情况下，多只细管的效果应该不输于少量粗管。

扩展类的真空管：三层管，为了提高换热速度，业界发明了另外一种工艺，在普通两层玻璃管内再增加一层空管，这样集热管内的水变"薄"了（实际是体积变小了），这样管内的水升温更快，提高了交换效率。但是，由于部分地区水质比较硬，如果长期使用的话，会在管内结成水垢，存在影响流动速度甚至堵塞水管的风险，所以有些厂家就不再使用这种技术了。后来又出现使用铜管来代替第三层玻璃管的技术，在恩派的产品里有。不过由于有色金属价格不断攀升，这样的产品成本也会随之增加的。

热管式集热管：好像国内是桑普最早使用（我觉得好像也是唯一使用似的）。利用热质的相变（液、气态转化）过程，达到快速传热的目的。先说一下它的结构吧：也是两层结构，外层为玻璃，内层为喷涂了集热颜色的带翼空心金属管，金属管只有1cm左右粗细，管内抽高度真空，比上面的那种玻璃真空管的真空度要高得多，然后其中存留一些热质--桑普用的就是水。由于热管中的气压非常低，所以其热质的气化温度非常低，按照桑普的设计，大约在20度即可，而依靠比较大的集热面积，很容易达到20摄氏度，即使外界温度很低。当这些气化的水（水蒸气）移动到冷凝端的时候，会变回水，释放相变热，从而使冷凝端温度升高。而冷凝端是埋在储水罐中的。据某些厂家公布的测试数据，冷凝端的温度可以高达200摄氏度以上。

话再说回来，集热器的转换效率（热量采集量）是集热器的关键指标，但遗憾的是，这些指标在厂家的宣传材料上很少能找到。不过呢，厂家一般都会告诉你，他的产品水平比国家标准高多少（其实储水罐的保温性能也有国家标准的），这样就可以有个相对的比较了。

需要特别说明的是，热管式集热管的优势有两点：

1、在比较寒冷的环境下依然能够采集热量，比如很北方的冬季还能够正常使用；

2、由于冷水不进入集热管，不存在炸管的风险；当夏天热水器没有上水时，集热管温度有可能达到100度，这时如果灌入冷水，极有可能造成集热管破裂；
但是这并不意味着它的转换效率、耐用性等指标必然比其他类型的集热管高，虽然有可能确实如此。还有，这种热管的成本较高，所以售价……

三、其他附件

有了上面的储水桶和集热管后，实际上一个热水器已经能够工作了。但为了更加方便的应用，逐渐的又出现了一些其他的辅助产品。

1、支架。首先说明，这个东西是随着太阳能热水器的出现就有了的，并非是"逐渐的又出现了"；只是放在这里统一说一下。最早的支架是用三角铁（角钢）焊制的。成本低廉，不过由于重量太大且维护不便--需要经常喷刷防锈漆，否则会很快报废，现在使用的比较少了；然后又出现了使用带防锈镀层的铁型材（有宣称是不锈钢的）制作，同样由于重量和效果，也没有成为主流选择。目前市场上较为常见的是采用所谓高强度铝合金制作的支架。重量轻，也有相当的稳定性。由于铝型材天然不会整体锈蚀，所以只要考虑稳定性就可以了。选择的时候，可以使劲的晃荡，看看会不会有变形等问题出现。还需要注意的就是连接处是否结实。

2、电辅加热管。在阳光强度和照射时间不足的天气、季节里，热水器能够提供的水温是很有限的，可能不能满足洗浴需要。这就需要用到电加热了。现在的产品大多带加热棒、或者可以选装。随储水罐容积不同，加热棒的功率一般在1000~3000W之间。当启动电加热器的时候，储水罐就相当于一台贮水式电热水器。

还要多说一句，虽然这时的环境温度比室内低，但储水罐的保温性能相当好（大厂的产品都能保证15W/m2K左右的散耗），并且原始水温的差异（经过太阳能加热的水温一般要比自来水高），所以在提供相同水温水量的情况下，电辅加热器不会比普通电热水器耗费太多的电力。

可以大约做一下实验，如果冬季储水罐未经电辅加热的水温比自来水温度高不过10度的时候，使用室外的电加热器就可能有些得不偿失了。这时候就不如把水放空，暂停使用了。如果要洗澡怎么办？等来年开春肯定不行了，所以在布水管线的时候，可以根据实际情况考虑预留其他热水器的安装通道。不过，现在大多数厂家都宣称冬季也能保证供水的温度能够洗澡，人体比较舒适的淋浴温度据信在45度左右，"能够洗澡"的水应该也要有30度了（否则，我觉得有必要发起"请厂家的人免费洗澡"的运动），而自来水的供水温度一般在10度左右，市政供水可能还会在低一些，所以也不用太过担心。

3、电加热带。这个产品同样用于北方，而且是冬季。在室外温度低于0度的时候，为了保证上下水管和溢水管中的水不结冰，就需要为其进行加温。将电加热带缠绕在需要加温的管子外边，然后间歇通电，以达到升温目的。电加热带的功率不高，大约25W/M，而且只需要在0度以下的时候才需要开启，所以耗电也不是很多。同样，类似电辅加热器，如果长期严寒，电费支出入不敷出，还是整机停用为好。

4、增压泵

这个东西也分两种用法，一种是装在上水管上，用于供水水压不足的地方为储水罐补水；另外一种是装在出水管路上，保证正常出水和水量。这所谓的两种只是用法的不同，泵本身差别不大。由于目前供水压力状况普遍较好，所以补水用增压泵一般不太常见，而出水管的增压泵就相对多些。绝大多数都是落水式热水器用户（承压式热水器有供水管保证压力，应该是不会需要，但没作过具体调查，只能估计了。）。据某些厂家讲，大概有20%的用户会选取安装。

安装的用户一般也是有两种情况：顶层住户，由于取水处与水罐落差较小，最小的可能不足1.5m，觉得用水不痛快，所以安装增压泵。还有就是把热水器装载同层的阳台或平台上，0落差，必须要安装。对于前一种情况，可以请厂家在安装热水器的时候试验一下，如果觉得出水速度能够满足要求，就不用装了。

热水器厂家一般都会提供这类产品供选择，价格在500左右。市场上也有销售的，相对便宜一些，400以下就能拿到，如果男士们有兴趣自己动手，建设一下自己的小家，也可以自己买来安装，很简单的。只要预先设计好管线和供电电路就可以了。

以下针对自购增压泵，不需要安装或选择厂家的可以跳过。

自己购买的时候需要注意的：

首先是大厂产品，对于大多数人来说，并不是机电行家，相关知识自然有限，不可能知道对这个行业的产品质量了解得很透彻，所以呢，选个大厂的产品是个比较简单的办法；

第二，增压泵一般安装在室内--卫生间，所以要考虑运行噪音，选择静音产品。买之前要实际听听，注意在卖场的听音结果和在家里实际应用可能要差一些；选择户外型的也不是不可以，不过一来拉线困难，二来价格也会高很多；

第三，运行温度。热水器么，最高温度可能要到80度，所以一定要选热水型的产品，至少110度；当然那种能承载300度的产品也用不着，都是特种工业产品，巨贵无比；
第四，性能。主要是扬程和供水量。扬程实际上就是供水压力，这两个指标相互关联，压力大的时候水量少，而一般得到的数据在都是最大值，买的时候要问好。供水压力3kg足以（大约0.3Mp或者3Bar），淋浴的话额定供水量8升/分钟就够，如果盆浴的话，就越大越好，当然这些好都是钱和电换来的。增压泵功率70~100w，由于间歇运行，耗费不多。

第五，电机类型，这其实也就是说说而已，由于没作过实地调查，只是些简单理论介绍，估计不会存在问题。增压泵用的电机，不同类型决定启动速度，交流感应式电机启动速度慢，要好几秒以后才能达到额定转速和扭矩，如果频繁开关热水的话，可能会有些不方便；直流式电机（供电当然还是220v市电，只不过从结构上说是直流的），可以瞬时达到额定转速，能够保证供水反应速度。余猜测，按照应用要求，感应式电动机应该不会应用于这种微型增压设备的，所以也可以放心。

这个设备一般都是全自动型的，用水的时候会自动感应水压变化，并自动启动，一旦关闭阀门就会自动关机，省电且保护电机和泵体。

5、恒温混水器

前面提到过恒温混水器，这是个好东东，不过我没用过，也大概说说吧。应用（金属）材质的热变形原理，根据感应到的冷、热水水温，自动调整流量大小，保证最终出水温度为恒定值。

用在承压式热水器上最适合了，前边说过承压式热水器的出水温度是变化的。
这个东西的市场价很高，平平常的就要上千，2、3千的也不罕见。而恩派厂（就是那个牛牌）也在配套销售这个东东，做得非常精致、而且漂亮，而且根据拆解照片看，使用的材料和总成都是很不错的。如果选用这个厂的产品，不妨看一看。

6、管件

这和普通水管改造没什么区别，而且都是由热水器厂负责的，没啥可说。

7、智能控制器

最后说说这个，也是个好东东，现在这类产品的功能越来越强大，尤其对于落水式热水器的上下水控制和保护，非常方便。大的热水器厂家都会供应，差不多都有个好听的名字，什么太阳热宝啊之类的。价格在700~1000。

如果自己购买的就很便宜了。由于需要在储水罐中安装传感器，所以就看你能不能说动热水器厂的安装工人帮你安装了（如果放在楼顶瓦面的，肯定是不能自己操作了，毕竟没受过专业训练，把小命丢了可不值），有些厂家还是很好说话的，实在不行，付点安装费也应该可以的。

控制器功能：主要是自动控制上下水电磁阀、加热带、电加热管。

水位预置：可预置加水水位 50 、 80 、 100%，只有几个固定级别；

水温指示：显示太阳能热水器内部实际水温。

水位指示：显示储水罐存水量,同样是固定级别显示。

缺水提示：当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，同时 20% 水位闪烁。

缺水上水：当水位从高变低，出现缺水状态时，延时 30 分钟自动上水至预置水位。

温控上水：当水箱水未加满，水温高于用户设定的温控上水温度，自动补水。当正在用水（水位发生变化）时，则延时 60 分钟启动，以避名用户正在用水时启动上水。

手动控制：可手动启动上水，加热。

全天候模式：可按用户个人需要，全天 24 小时内，可分别设定早、中、晚三次定时上水及三次定时加热，并且可分别设定每次定时上水的水位和定时加热的温度。原厂设置为第一次早晨 3 ： 00 启动上水至 50% 水位， 4 ： 00 启动加热至 50 ℃，提供用户早上起床后的洗喇用水，第二次 9 ： 00 启动上水至水满，中午不加热，以便尽量利用太阳能光能量提供加热，第三次 15 ： 00 启动上水至 100% 水位， 16 ： 00 启动上水至 50 ℃给用户晚上提供大量热水随心所浴（若利用太阳能已达到 50 ℃不启动加热节约电能）。用户自行设定定时，建议将定时上水的时间提前定时加热的时间 1 小时以上，以便先上水再加热，建议加热温度不超过 60 ℃以免烫伤并节约电能。

防电热带起火：电热带间歇供电。

断电显示：当停电时，测控议保留用户预置的所有参数，同时继续显示水温水位及北京时间。

恒温加热：水箱水温低于预置温度 5 ℃，立即启动加热。若水位低于 50% ，先立即自动启动上水。

低水压上水：在上水过程中，水压过低或停水，测控仪会自动进入低水压模式，在此上水模式中，测控仪会间隔 30 分钟启动上水，若 30 分钟人仍不能使水位上升一档，则停止 30 分钟，然后再启动上水，反复循环运行，以避免在低水压或停水时发生以下严重后果：

1 、电磁阀、水泵长期通电运行，造成水泵空转烧毁； 2 、由于太阳能真空管破裂或其它原因漏水，造成不断上水而水箱、屋顶长期流水； 3 、停水后，突然来水，由于空晒，太阳能水箱温度过高，而造成炸管。
自动增压：在供水压较低时，可选择上水增压功能，在上水时，打开电磁阀同步启动水泵加压供水。

同样基于有自购的可能，所以也多唠几句；

主要部件（买控制器的时候都会带）：

控制板：对功能和参数进行设定，一般是数码管显示，高档的是液晶的，很漂亮；
电磁阀：控制开启上水管，由于内置了单向功能，可以不必安装单向阀了，而且只用一个电磁阀就够了；

传感器：一根杆后面连着线，感应水箱的温度和水位；水位感应不是连续的，固定几个级别，20%、50%、80%；传感器本体的长度必须与储水罐内部高度相匹配，否则不能正确感应水位；最长可以订制到130cm，供立式储水罐用。分为顶部安装和底部安装两种，后面会说。

连接线：一是传感器与主机的连接线，一般在购买传感器的时候会配套来，只需要注意长度即可；另外一个连线只有少数分体机才会用到，这种机器的面板和控制器主体是分开的，面板很漂亮，可以外部安装，用一条多芯线与主机连接，然后再控制其它动作机构。

安装：主要是传感器，需要把它装到水罐中。如果有上部或侧上部溢水孔，可以直接把传感器从溢水孔伸进去，然后在水罐外边固定好连接线就可以了；另外一种溢水管是在水罐底部，这样传感器就要选用那种底部安装的传感器了，而且要装在上下水管中。同时还要有一支三通（普通的直边的三通就好，呈120度等分的三通不行，因为要用到那个直边），把直通部分（180度的那边）一头拧在水罐上，然后把传感器杆从180度的另一边穿入三通，伸入水罐，然后拧紧（传感器带螺纹，一般是4分的），然后在三通的直角出口上安装上下水管。写的不是很清楚，拿个三通比划一下就明白了。这种安装方式会在某种程度上影响上下水速度。注意：这种安装方式的传感器是固定垂直于水管底，所以传感器杆的长度要小心选择，太长了装不进去，太短了、补水不足（水位到传感器顶部就会报告水满）。最后一种情况，储水罐有专门的传感器安装口，最简单，选好长度和方向，只接捅进去就是了。由于要感应水位，所以传感器是不可能水平安装的，而且是有方向性的。

四保修和服务

一般至少都提供3年的保修，管线和电路（包括控制器）保修1年，有的厂家还承诺5年保修，还有的有24小时上门的、7天不能修复换机承诺等等。同时大部分宣传能保证10以上的正常使用寿命。

另外，根据国家标准，集热管应该能够承受2.5CM直径冰雹的冲击，厂家在设计时肯定能够提供保证的。如果真遇到大雹子把集热管砸碎了怎么办？活该倒霉，再掏钱买吧，不过都不是很贵。

不过，由于市场容量的限制，目前的太阳能热水器厂家基本都比较小，很少有全国性品牌，加上基本都是这几年才一点点进入家用市场，所以产品稳定性和服务水平肯定难以与那些大型家电企业相提并论。

同时太阳能热水器是在室外使用，风吹雨打之下，出现故障是很正常的。如果真要选择的话呢，还是要有心理准备的。这点有家用汽车的朋友应该有所体会。如果能做好物质准备那就更好了，比如在装修的时候就设计好备用的电、燃气热水器，通过开、关几个水阀就能直接启用，这样一旦太阳能热水器出现故障，也不会耽误使用。

大致就是这么多吧，写着也挺累的。就先不做细致整理了。因为是基础知识的介绍，所以不涉及品牌的选择，其中提到的几个牌子也仅仅为了做个说明的例子。不表示提到的就好些或者差些。

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2022-05-10 21:59:07