3.太阳能暖房系统对太阳能热的利用
太阳能暖房系统对太阳能热的利用就是利用太阳能辐射提高房间温度。很早以前，采用太阳能暖房进行采暖在北方寒冷地区就开始应用了。大多数太阳能暖房使用热水系统，也有的使用热空气系统。太阳能暖房系统由集热器、热储存装置、辅助能源系统及室内暖房风扇系统所组成。集热器内的工作流体将集热器收集到的太阳辐射吸收储存，为房间供暖。当太阳辐射不足时，启动辅助加热装置。当然也可以直接将热能用于提高房间温度。
太阳能热水系统
人类应用太阳能最普遍的方式就是利用太阳能烧水洗澡了。在美国佐治亚州有一座规模很大的太阳能热水澡堂。那是在20世纪80年代，美国陆军工程兵部队为解决几千官兵洗澡问题，又舍不得使用石油作为燃料，于是，他们采用80块太阳能吸热板，在驻地建造了一个占地4万多平方米的太阳能热水池，每天能加热1800多吨热水，解决了6500名军人洗澡问题。
太阳能热水系统就是一种通过集热器收集太阳辐射热量来把水加热的装置，是目前太阳热能应用领域中技术最成熟、最具经济价值并且已经大规模应用的一种设备装置。太阳能热水系统具有许多优点。首先是环保节能，相对于使用化石燃料制造热水，能减少对环境的污染及温室气体二氧化碳的产生。其次是安全，使用太阳能热水系统非常安全，不会有爆炸或中毒的现象发生，也没有漏电的可能。再次是节省空间，太阳能热水系统通常装在屋顶上，不会占用任何室内空间。最后是具有一定的经济效益，质量较好的太阳能热水系统不易损坏，寿命至少能使用10年以上，甚至可以达到20年，因为太阳能又不用花钱去买，所以能够节约常规能源，具有一定的经济效益。按照加热循环方式的不同，太阳能热水系统可以分为自然循环式、强制循环式、直流式等几类。
1.自然循环式
这种太阳能热水系统是依靠太阳光的照射，使水受热发生循环的一种热水系统。这种太阳能热水系统的储热水箱一定置于集热器的上方，太阳光照射在集热器上，水在集热器中被太阳辐射能加热，温度升高，导致集热器中的水与储热水箱中的水出现温差，进而产生密度差，形成热虹吸压头，使热水由上循环管进入水箱的上部，同时水箱底部的冷水由下循环管流入集热器，形成循环流动。这样的循环流动不停地进行下去，系统的水温逐渐提高，一段时间之后，水箱上部的热水温度便可以达到使用要求。
运行速度快慢和水的密度差能直接影响自然循环。水的密度差愈大，循环的速度愈快；密度差愈小，循环的速度也就愈慢。在不断吸收太阳辐射情况下，自然循环方式能使水箱内的水温持续升高，没有太阳辐射，自然循环逐渐停止。在自然循环的太阳能热水系统中，储热水箱的底部要比集热器上端高出20~30厘米，这样既可以保证储热水箱与集热器之间有一定的密度差和水压差，也是为了防止系统在夜间产生倒流现象。
自然循环式太阳能热水系统的优点是结构简单，不需要外来能源，运行可靠。不足之处是系统中的水循环速度缓慢，传热工质的对流传热系数较小，系统集热效果不太好。对于用热水量不大的家用太阳能热水器可用自然循环方式，大型热水工程需要生产大量热水，为了提高系统集热效率，通常不采用自然循环方式。
综合式太阳能热水系统
2.强制循环式
相对于自然循环来说还有一种强制循环。借助外力迫使集热器与储热水箱的水进行循环，能让储热水箱的水温逐渐增高。强制循环一般采用温差控制式循环，它是利用储热水箱底部的温度传感头与集热器上联管出口温度传感头之间的温差来控制水泵的启动或停止。
温差可控制在4~6℃，在实际运行中，可以根据系统运行情况任意设定智能温差表的温差。温差强制循环式太阳能热水系统具有以下优点：系统中的水循环流动速度快，系统管道的热损失就越少；储热水箱的位置不必高于集热器，可以降低水箱支架成本；传热工质的对流传热系数较大，集热效果比较好。这种系统的不足之处是系统运行需要消耗一定的动力，增加运行成本，如果水泵出现故障，水箱位置低于集热器上端，就不会产生循环流动，也就不能产生热水。
3.直流式
直流式又叫作定温放水式，是通过温度控制器和电动阀（或电磁阀）将集热器中达到设定温度的水用水源压力或水源加压泵输送到储热水箱内的一种热水系统。相比较而言，这种系统没有了自然循环的缺点，在晴天的时候，自然循环热水系统的产热量也没它大，并在冷水源压力较大情况下，不用水泵就可将热水输入低于集热器的储热水箱内。美中不足的是，在阴雨天阳光照射不足的时候，产热水较少或不产热水。而自然循环或温差强制循环系统集热器吸收漫射辐射，可略微提高水温，可以减少辅助加热的负荷，从而节省部分常规能源。此外，在直流式系统中，如前一天的热水未用完，因为储热水箱散热，将导致水温下降，会影响当天用热水的温度。
4.综合式
综合式热水系统是在总结前三种热水系统的优缺点的基础上发展起来的一种新的运行方式，已在大型太阳能热水工程中应用。它既能够采用自然循环和温差强制循环方式，又可定温放水，因此称为综合式系统。
综合式系统设有两个或两个以上的水箱，其中一个水箱（可以把这个水箱称为太阳能水箱）的安装位置要略高于集热器，它与集热器阵列组成循环系统；另一个是储存达到设定热水温度的储热水箱。根据太阳集热器日产水量来配置太阳能水箱水量。综合式太阳热水系统的优点是：
（1）在天气晴好的情况下，不用另外再加热，完全可以在较短时间内产生一定数量的热水，以满足用户用热水需要，具有很好的节能效果，适用于上午、中午需用热水的单位，如酒店或宾馆等；
（2）适当提高强制循环的温差，可避免循环泵频繁启动，既可延长泵的寿命，又可减少动力能耗；
（3）即使循环泵出现故障，可以进行自然循环运行，仍然能够产出热水；
（4）集热器与环境气温之间温差较小，热损也就较小。因水箱保温性能优于集热器的保温性能，本系统只是在太阳能水箱上部达到设定温度才能把热水输至储热水箱，因此其热损较小，产热水量明显会比其他形式的系统要好。
综合式太阳能热水系统的不足之处是，如果储水箱的热水没有用完，存放时间过长，水温会下降，达不到热水设定温度。为此，有必要在太阳能水箱与储热水箱之间设有温差控制器和循环泵，当储热水箱的水温低于太阳能水箱时，自动启动水泵，可使储热水箱的水达到设定水温。这种系统适用于集体用太阳能热水系统，尤其适用于全天候供热水单位。
太阳能热水器
炎热的夏季，强烈的阳光令我们感到高温难耐，也恰恰是在这样的季节，太阳能热水器通过收集阳光中的热量让人们舒适沐浴。当我们结束一天的奔波和劳作，回到家中洗个太阳能热水澡应该是最简单实用的放松方式，也是最惬意的享受。
一、太阳能热水器的工作原理
将水从低温加热到高温的装置就叫做太阳能热水器。太阳能热水器的工作原理主要是利用具有高吸收率和低发射率的真空集热管采热，靠内管外表面沉积的太阳选择性吸收涂层构筑成吸热体，将太阳光的辐射转化成热能，再将热能储藏在水箱中的过程。它利用冷水相对密度大，热水相对密度小的特点，在真空管内形成冷水自上而下、热水自下而上的自然循环，使整个水箱内水的温度逐步升高，从而达到一定的温度。
由于真空玻璃管是圆形的，结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间是真空的。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，具有对太阳光源自然跟踪的特点，再加上反射板的反射原理，可以让玻璃管的各面都能受到光照，用来最大限度地吸收太阳辐射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而相对密度大的冷水下降。热水始终位于上部的水箱中。集热效果时间更长，水温更高，所以在那些寒冷地区全年也可以正常使用。
二、太阳能热水器的构成
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，使太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。
1.太阳能集热器
全玻璃管式太阳能热水器太阳能集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键，其造价约占太阳能热水器总造价的50％左右。全玻璃管式太阳能热水器根据热介质的不同又可分为全玻璃真空管集热器和热管真空管（玻璃金属结合）集热器两种。真空集热管和热管真空集热管分别是它们的关键部件。
现在，全玻璃真空集热管已经在国内普及。全玻璃真空集热管由两根同心圆玻璃管经抽真空而成，内管外壁采用直流反应或磁控溅射镀膜工艺制备，沉积渐变铝—氮／铝选择性太阳吸收膜层。全玻璃真空集热管材料、工艺和结构简单，可靠性好，集热效率高，使热的传导、对流、辐射损失降至很小很小，具有“只进不出”的保温特效。
2.绝热储水箱
自然循环式太阳能热水器在太阳能热水器中用于储存热水的装置是水箱。储水箱的结构、容量、保温和材料将直接影响热水器的性能和运行的质量。储水箱主要有水箱内胆、保温层、水箱外壳、密封圈四部分组成。水箱的分类方法很多，比如按外形分类，可以分为方形、扁盒型、圆柱型、球形水箱；按放置方法分类，可以分为立式和卧式水箱；按耐压状态分类，可以分为常压的开式水箱和耐压的闭式水箱；按是否有辅助热源分类可以分为普通水箱和具有辅助热源的水箱；按换热的方式不同分类，又可分为直接换热水箱和二次换热的间接热交换水箱。
水箱内胆是水箱的重要部件，制作内胆材料的质量对水箱的耐压、耐温、防渗漏及水质有直接影响。目前市场上出售的产品，其水箱内胆主要由不锈钢材料制作，这种材料无磁性、抗锈蚀、焊接性好，塑性好。其他的常用材料有搪瓷、镀锌钢板、防锈铝板、玻璃钢等。水箱必须得有较好的保温特性，目前太阳能热水器保温材料大多选用聚氨酯。聚氨酯整体发泡工艺复杂，加工难度高，成功发泡成型的保温泡沫整体性好，无漏发泡，泡沫密度达80千克／立方米，强度均匀，封闭性好。如厚度在5~7厘米左右，则保温性能极佳（东北严寒地区至少需6cm厚）。水箱外壳常年暴露在外，要经受风吹日晒，必须选择抗腐蚀、耐老化的材料。目前市场上常见的有不锈钢板、轧花铝板、国产及进口彩板、普通铝板、氧化铝板等。正规厂家大都采用进口彩板，许多厂利用价格较低的氧化铝板及彩板，尽管生产成本降低了，但因其抗腐蚀性差，使用寿命很难保证。
3.控制系统
全玻璃真空管太阳能热水器太阳能热水器在阴雨中或光照不足的时候会影响正常使用。为了避免这种情况出现，就需要为太阳能热水器配备辅助能源系统。一台较好的太阳能热水器应备有优质安全的电加热系统。应采用太阳能与二次能源相结合，在阴雨天及冬季阳光不足时，启动辅助能源系统。
为了让太阳能热水器的功能更加完善，人们考虑到太阳能热水器的各个使用环节，根据需要还可以采用具有水温水位显示、自动手动上下水、智能控制、温差循环、自动加热、手动加热、防冻、防干烧和故障报警等功能的全智能控制仪。太阳能热水器的密封圈除具有密封性好、耐高温、寿命长等特点外，还应不溶于水。可以用硅橡胶来制作有较好质量的密封圈。
4.支撑架
太阳能热水器的支撑架主要由反尾座及主撑架组成。
三、太阳能热水器的特点
与其他太阳能利用产品一样，太阳能热水器也有它本身的优缺点的。它的优点有：太阳能热水器不仅节能、高效、省钱，按普通型家用太阳能热水器（120升）计算，每年大约可节电费1200元，而且在使用时不会对环境造成污染；只要太阳能够照射到的地方，就可以使用太阳能热水器；不会有触电的危险发生；不占用室内空间；停水时也可以使用；除此之外，太阳能热水器的使用寿命很长，如果合理使用的话，它的寿命可长达15~20年；带辅助电加热功能的太阳能热水器以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年、全天候使用。
阳台分体式太阳能热水器太阳能热水器的不足之处有：是所有热水器中价格最高的热水器，所以它的刚开始投资较大；安装麻烦，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌；维护较麻烦，因为太阳能热水器安装在室外，多数在楼顶、房顶，因此相对于电热水器和燃气热水器，太阳能热水器还需要比较好的售后服务；同时，太阳能热水器的使用还要受到天气的影响，一般在阴雨天就必须使用辅助电加热装置；最后，太阳能热水器的安装位置会受到一些限制。
