摘要：太阳能一般是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，生物质能，潮汐能、水的势能等等。太阳能热水器 (Solar water heater)是指以太阳能作为能源进行加热的热水器。是与燃气热水器、电热水器相并列的三大热水器之一。
关键词：太阳能热水器,集热器,绿色可再生能源,经济效益,环境效益
太阳能一般是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，生物质能，潮汐能、水的势能等等。
太阳能利用的基本方式可分为光—热利用、光—电利用、光—化学利用、光—生物利用四类。在四类太阳能利用方式中，光—热转换的技术最成熟，产品也最多，成本相对较低。如：太阳能热水器、开水器、干燥器、太阳灶、太阳能温室、太阳房、太阳能海水淡化装置以及太阳能采暖和制冷器等。太阳能光热发电比光伏发电的太阳能转化效率较高，但应用还不普遍。在光热转换中，当前应用范围最广、技术最成熟、经济性最好的是太阳能热水器的应用。
太阳能热水器 (Solar water heater)是指以太阳能作为能源进行加热的热水器。是与燃气热水器、电热水器相并列的三大热水器之一。
一、工作原理
阳光穿过吸热管的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上，将太阳光能的热量吸收，由于两层玻璃之间是真空隔热的，热量不能向外传，只能传给玻璃管里面的水，使玻璃管内的水加热，加热的水变轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，从而达到热水的目的。
太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，目前真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管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。
二、组成部分
1、集热器
系统中的集热元件，其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、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太阳照射度达到一定值的时候。
目前中国市场上最常见的是全玻璃太阳能真空集热管。结构分为外管、内管，在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铬等吸热膜，金属管焊接在集热板上，平板集热器较真空管集热器成本稍高，近几年平板集热器呈现上升趋势，尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。
2、保温水箱
储存热水的容器。通过集热管采集的热水必须通过保温水箱储存，防止热量损失。太阳能热水器的容量是指热水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。对承压式太阳能热水器，其容量指可发生热交换的介质容量。
太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。
水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着保温效果，在寒冷季节尤其重要。目前较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。
保温水箱要求保温效果好，耐腐蚀，水质清洁。
3、支架
支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，稳定性高，抗风雪，耐老化，不生锈。材质一般为不锈钢、铝合金或钢材喷塑。
4、连接管道
太阳能热水器是将冷水先进入蓄热水箱，然后通过集热器将热量输送到保温水箱。蓄热水箱与室内冷、热水管路相连，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的太阳能管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。太阳能管道必须做保温处理，北方寒冷地区需要在管道外壁铺设伴热带，以保证用户在寒冷冬季也能用上太阳能热水。
5、控制部件
一般家用太阳能热水器需要自动或半自动运行，控制系统是不可少的，常用的控制器是自动上水、水满断水并显示水温和水位，带电辅助加热的太阳能热水器还有漏电保护、防干烧等功能。目前市场上有手机短信控制的智能化太阳能热水器，具有水位水位查询、故障报警、启动上水、关闭上水、启动电加热等功能，方便了用户。
三、太阳能热水器的优势
太阳能作为一种绿色、可再生的清洁能源，被充分运用到家庭热水、取暖领域，太阳能热水器无疑成为热水器行业的一个新星;与电热水器和燃气热水器相比，太阳能热水器有很多优点：
1.绿色可再生能源
太阳能是可再生能源，与常规能源相比，具有取之不尽、用之不竭等特点;只要有阳光，太阳能热水器就可进行光热转换，太阳能热水器一年四季均可运行。
2.经济效益显著
一次投资而长期受益是太阳能热水器的显著特点。一般情况下，家庭采用太阳能热水器供热，可节省日常用于加热水的电费、气费90%，减少家庭开支，可在1～5年内全部收回投资。尤其是在我国的南方地区，太阳能热水器的优势更是明显。
3.与其他能源配套使用
太阳能热水器可与其它能源配套使用，可实现全天候运行。比如太阳能地暖、太阳能暖气片、太阳能草坪灯、太阳能电池板等等。
4.绿色环保
太阳能作为一种洁净的可再生能源，无环境污染，无安全隐患。如全省居民均采用太阳能热水器则可降低平均气温1℃，所以，使用太阳能使我省天更蓝、山更绿、水更清、气更凉、是绿色环保的一个有效举措。
5.安全、使用寿命长
目前大量使用的燃气热水器、电热水器均存在一个安全问题，使用太阳能就不存在中毒和触电的隐患，十分安全，太阳能热水器主要部件使用寿命可达十五年以上。
四、太阳能、燃气、电热水器经济效益与环境效益
1.经济效益对比表
附注：水费都不计算在内。以(冬季)日产热水160千克/45℃为基准，燃气热水器平均5年费用为5950元;电热水器平均5年费用为6950元;太阳能热水器的总投资为5780元，所以说太阳能热水器用不了5年就可收回总投资又可免费使用10多年。
2.环境效益对比
太阳能热水器日吸收热量13.23MJ，折合电能3.657kWh。考虑电热转换效率为98%，输电效率为95%(1996年全国电力线损率为8.53%)，目前我国发电标准煤耗为350g/kWh，则采用太阳能热水器理论上每年可减排的大气污染物为：烟气4908.7Nm3，CO2662.3Nm3，SO22.0Nm3。
太阳能热水器日吸收热量13.23MJ，折合燃烧液化石油气0.45kg。理论上每年可减排的大气污染物为：烟气1480.9Nm3，CO2230.7Nm3，SO20.015Nm3。
参考文献：
(1) 王克红，太阳能热水器和电热水器的环境和经济效益分析与评价，研究与探讨2006
(2) 钟水库，家用太阳能热水器经济效益的探讨与计算，农村能源19990
