书城童书物理知识知道点:热学大探秘
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第40章 清洁环保的太阳能热水器

太阳能热水器的原理

太阳能热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能产品。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。

太阳能热水器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、卫生的新型热水器产品。

使用性能优势

随着人们环保意识的不断加强,越来越多的消费者倾向于选择太阳能热水器,但很多人对使用这种产品还不是很了解。在这里,我们将太阳能热水器、电热水器和燃气热水器的性能作一个粗略的比较。

热水产量方面

燃气热水器有5升、7升、8升等不同的型号,是指在1分钟内将水温升高25℃时所产的热水量,如果自来水的温度为25℃,则每分钟可产50℃的热水5升、7升或8升。

电热水器的标注则是30升、60升、90升等,这是指电热水器的容水量,相当于我们在电炉子上加一个水壶,这个水壶的盛水量是30升、60升、90升。拿一个8升的燃气热水器与一个40升的电热水器相比较,8升的燃气热水器可连续不断地产生每分钟8升的热水,而电热水器需要间隔半小时加热一罐水。如果这一罐水用完,还要等半小时左右。

太阳能热水器按照年平均气温15.7℃、年日照时数2014小时、太阳辐射总量年均为111.59千卡/平方米计算,如果集热面积为2平方米,年吸收太阳辐射能量为9.37×106千焦,按把水温升高35℃计算(基础水温10℃),全年可提供生活用热水(45℃)53.5吨,每人每次洗澡用热水约需50千克,则全年可洗1070人次,平均每天可洗2.93人次。

加热速度方面

目前生产的燃气热水器大多为快速热水器,不论什么时候,只要想用热水,打开燃气阀和水龙头,热水就会流出来。而电热水器需要预先通电半小时左右,才能开始使用。太阳能热水器在天气晴朗的时候使用更好,最理想的楼层在六至八层。

温度稳定性方面

燃气热水器由于是快速加热,并有调整温度装置,只要在使用开始时调到人体感觉舒适的温度,而后就会一直保持在这一温度恒定地供应热水。

电热水器在使用时需要另外接一根冷水管兑入冷水,当罐内水不断流出,冷水不断加入时,水温就会逐渐下降,直到全部是冷水。所以在使用时,需要不停地去调整冷热水的比例。

太阳能热水器使用起来暂时还不大方便,要上水,且不能保证时时有热水。

功率方面

燃气热水器的功率要比电热水器大很多,拿一个8升的燃气热水器和40升的电热水器相比较,8升燃气热水器的功率相当于16~17千瓦,而40升的电热水器一般为3千瓦,这也是为什么燃气热水器可连续供应热水的缘故。那么,电热水器是否也可做成16千瓦的呢?这是不可能的,因为家用电表、电线都无法承受。

价格方面

8升的燃气热水器价格一般在800元以上,再加上安装费,大约在1000元以上,有的甚至接近2000元。电热水器现在都在500元以上,加上安装费用,一般不到1000元。太阳能热水器的价格都在3000元以上。

使用费用方面,目前天然气每立方米为25元,每度电为0.55元,而太阳能热水器仅耗水费。

安全性方面

燃气热水器的优点是加热快、出水量大、温度稳定、结水垢少、占地小、不受水量控制。缺点是使用时要排出大量的废气,废气中除了二氧化碳以外,还有一氧化碳,如果使用时关闭门窗,通风不良,一氧化碳会增加,严重时会发生中毒事故,但如果能正确地了解这一点,使用时注意,也是很安全的;另外,燃气热水器启动水压高,有些住高层的用户如果不装增压泵就无法启动;安装不方便,要在墙上打洞、安排气扇等。

电热水器的优点是能适应任何天气变化,普通家庭可直接安装使用,长时间通电可以大流量供热水;使用时不产生废气,所以从这一点上讲是既安全又卫生。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。缺点是体积大、占用室内空间大、易结水垢、对电能浪费大。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置,解决了产品容易结垢的问题,但阳极镁棒须两年更换一次,给保养带来了麻烦。

太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济,尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器,它以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式,可全年全天候使用。缺点是安装复杂,安装不当会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;因要安装在室外,维护较麻烦。