關于太陽能熱水器冬季使用現狀的調查研究

文丨趙順龍 戴珍貴 黎 琦 楊長銘

21世紀新能源——太陽能，逐步地被廣泛利用，太陽熱水器以其安全、節能、用量大、用途廣、使用方便等優點日益得到了廣大消費者的青睞。然而，太陽熱水器在冬季使用的問題日益突出，一直困擾著消費者。

日前，北京、天津、河北、山西、上海、河南、重慶、香港、澳門、大連、廈門、青島、深圳、沈陽、長春、哈爾濱、南京、杭州、濟南、武漢、廣州、成都、西安、昆明等24 個省市的消費者協會(消委會、消保委)及中國消費者報共25 家消費維權單位聯合開展了太陽能熱水器使用狀況調查，結果顯示，四成多太陽能熱水器在低溫環境下難以工作。其中，40.87%的在用太陽能熱水器一到冬天就罷工，即便仍可使用，也只有35.9%的產品“好用且熱水充足”，另外29.4%的產品要“經常使用電加熱”、25.2%的產品只是“有溫水，勉強可以用”、9.5%的產品因為使用效果差而“很少使用”。

針對該情況，本課題組在北京、天津、石家莊 、武漢、荊州等地開展了“關于太陽能熱水器冬季使用問題的調查研究”，并同時開展了面向全國消費者的網絡投票調查。結果顯示導致太陽能熱水器冬季使用不便的主要原因有：

下管道阻塞或凍裂；

不能即開即用熱水；

即熱效果差，水溫低

使用壽命短

各因素比例圖如下：

由此可見，太陽能熱水器管道的阻塞或凍列以及不能即開即用熱水的困擾消費者的主要因素。目前，太陽能熱水器管道的防凍主要措施有：加熱防凍、循環管道防凍、防凍液防凍、排空防凍等。雖然他們能解決部分防凍問題，但有的措施需要動力，有的措施操作實施不便，成本高，同時還額外消耗大量能源，都不夠完善。簡介如下：

加熱防凍即伴熱帶防凍

自限溫電伴熱帶是用PTC材料制成，其特性是隨溫度的升高電阻也會相應升高，當到達一定溫度時，電阻會足夠大，PTC材料幾乎處于斷路狀態，沒有電流通過。目前電伴熱帶是北方地區管路防凍的最常用的方法，實際使用中伴熱帶單根使用長度不能超過規定值、電源線容量選擇要符合規范要求、電源線和伴熱帶接頭要符合相應規范、需防凍管路通徑和伴熱帶功率匹配要合適、伴熱帶保溫系統要加裝漏電保護插頭或設置保險熔斷器等要求嚴格，安裝繁瑣，且額外消耗電能，安裝和使用成本高。

管道循環防凍

管道循環防凍適用于一次集熱循環系統和帶管道循環的用水系統，分為機械動力循環和滴水循環防凍。

1.機械動力循環。

在管道上設置一測溫點，當該點溫度低于設定值時，循環泵啟動，防凍循環開始運行，溫度升高到設定值時循環泵停止運行（一般啟動溫度設定為5℃，停止溫度設定為10℃），但該裝置成本高，耗電量大。

2.滴水循環防凍。

當氣溫降到一定溫度時，用完熱水后，將水箱上滿水，此后打開熱水閥，使其慢慢滴水，以保持管道內水的流動，滴水速度要根據當地最低溫度和水箱內儲水溫度決定（一般靠經驗設置）。此方法效果明顯、不需要增加投資和改動設備，但以浪費水資源為代價。

防凍液防凍

防凍液一般作為分體二次系統集熱循環管路內的導熱介質，可有效解決冬季結凍問題。但注意防凍液的使用冰點溫度（濃度配比）、使用過程中要定期檢測液體的冰點溫度、色澤、損耗量以及對管路的腐蝕性，一旦泄漏對人造成傷害。

管路排空防凍。

1.機械排空

（1）簡單的機械式排空方式

在出水管路上改變管路走向增加排空管路，在室內用球閥控制排空，上水時關閉室內的球閥上水過程中水流會封閉排空管路中的氣體使排空管路中無水進入，當儲水箱內的水滿后打開排空閥門上下管路內的水與大氣導通而排出，還有采用其他方案如在排空系統中增加多種部件但大多是在現有熱水器產品基礎上進行改裝使得實際生產工藝繁瑣或者不適宜工業化生產。

（2）電動排空方式

電動排空方式采用電機的動力輸出，經過變速裝置達到三通的效果，市場上比較常見的有兩種:

一種是采用電動三通球閥,通過變速裝置中的限位精確地控制旋轉的角度旋轉帶有交叉孔的球實現二位三通。現在很多太陽能企業采用電動三通閥實現排空此類電動三通閥在長時間的冷熱沖擊和摩擦下球體與密封體之間的間隙會逐漸增大最終會導致密封失效。

另一種是電動二位三通閥，在三通的兩個端口上安置一個橡膠關閉件, 利用旋轉關閉其中的兩個孔實現二位三通。這類閥由于啟閉三通的關閉件需要的力矩較大電機輸出扭矩也非常大一般采用AC220V 的電動機啟閉件在長期使用過程中由于老化與受力的影響密封會出現問題造成失效。

2.自然排空

自然排空即采用排空閥技術，在熱水器出口安裝一臺排空設備(一般用電動三通閥)，在用水處安裝一臺排空控制器，每次使用熱水后，按下自動排空按鈕，排凈管道積水，下次用水時按下用水按鈕，流出熱水。但其缺點是壽命短，使用受限。

綜上所述，太陽能熱水器冬季使用問題突出，且市場上缺少不但安裝簡單、操作方便，而且成本低、壽命長的裝置，有待新裝置的研發。