四、太阳能热水器分类
太阳能热水器方便、环保又安全，受到人们的欢迎。太阳能热水器种类繁多，目前来说，太阳能热水器可以作如下分类。
根据集热部分来分可以分为真空玻璃管太阳能热水器和金属平板型太阳能热水器。真空玻璃管太阳能热水器拥有目前吸热效率最高的集热部分，它的优点在于不需要在集热部分再增加保温层，而且现在的真空玻璃管无论在抗高温、抗打击和保温上，性能都是非常好的，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采用。体积比较庞大，管中容易集结水垢便是它的不足之处。
金属平板型太阳能热水器的工作原理是在传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。外观好看、安装简单、坚固还可做成平板，就是它的优点。缺点是保温要花很大的代价，成本高。
从结构来分类可以分为普通式太阳能热水器和分体式热水器。普通式太阳能热水器就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循环使水箱中的水温升高。这是目前厂家都采用的一种最常规的热水器。一般该类热水器只有房屋的顶层能用，而屋顶的面积是有限的。
分体式热水器是为了解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生的。分体式太阳能热水器的循环方式有两种：一种是靠水的自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另一种是靠泵循环热交换，这也是为了解决自然循环效率低的问题，使用泵循环可以明显改善水的热交换。
从水箱受压来分太阳能热水器可以分为承压式太阳能热水器和非承压式太阳能热水器。承压式太阳能热水器就是要使用承压式水箱，通过加压使水循环，这样用起来比较方便，承压式太阳能热水器对集热器和水箱的密封性能要求很高。目前装在屋顶的普通太阳能热水器一般都是非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差使用水时产生压力。其安全性、成本、使用寿命都比承压式要好得多。
按水流方式来分为闷晒式、直流式、循环式三种。闷晒式太阳能热水器是将集热、蓄热合二为一的热水器，按蓄水器的不同可分为浅池型、塑料袋型、圆筒型三种。循环式全玻璃真空集热管太阳能热水器是利用真空集热管具有的高吸收率和低发射率，将吸收的太阳辐射转换为热能，利用冷热水的密度大小的不同的特点，在真空管内形成水的自然循环，使水温逐步升高，达到一定温度。循环式太阳能热水器按循环的动力不同，又可分为自然循环式、自动循环定温放水式及强迫循环式三种。
真空管太阳能热水器
真空管太阳能热水器全玻璃真空管热水器是现在人们最常用的一种热水器。让我们来仔细了解一下这种热水器吧，全玻璃真空管太阳能热水器将吸收的太阳辐射转换成热能。由于太阳能辐射不稳定，为了在阴雨天、夜间能够正常使用热水，需要配置储热桶储存热能，稳定供应负载热能。储热桶一般依外型长宽比分为卧式与立式两种。真空管太阳能热水器具有以下一些特点：
（1）温度稳定。这种热水器的温度稳定性较好，只要水箱中有热水，就不会出现先热后冷的现象。但是使用起来也有不足之处，它得手动上水，而且不能保证时时有热水。
（2）节约费用。除了阴雨天以外，太阳能热水器使用不需要其他费用（如燃气费、电费）。在阴雨天气，消费者则要使用辅助电加热装置，这时就要花钱了。其实在阴雨天，太阳能热水器也一直在工作，只是产生的热水温度达不到用户洗澡的需要而已。但是，其水箱中的水是温的，比普通的自来水温度高，所以，在阴雨天使用也比普通电热水器要划算的。
（3）使用安全。因为不使用电能或者燃气，消费者就没有触电或者中毒的危险，所以太阳能热水器的安全性非常高。只是消费者在使用辅助电源加热装置洗澡时，注意不要忘记使用漏电保护插座。
（4）使用寿命长。因为它的材料是高硼硅玻璃，而内外涂层在真空的环境里不受氧化，在不受外力的情况下寿命超过20年以上。
（5）环境适应性强。散热小，保温效果好，抗冻能力强，适合在冬天气温为0～-20℃的地区使用；真空管对台风的阻力小，抗台风能力强；真空管是圆形的，受外来冲击力小，抗冰雹能力强。
（6）真空管太阳能管的热效率可达93％，系统热效率可达46％。有的真空管太阳能技术系统热效率可达75％，以致可以直接当开水。
由于真空玻璃管是圆形的，具有对太阳光源自然跟踪的特点，再加上反光板的反射原理，可让玻璃管各面都受到光照，集热时间更长，水温更高，即使高寒地区全年也可正常运行。尽管如此，全玻璃真空管太阳能热水器也存在一些缺点，比如全玻璃真空集热管口部与联集箱内胆用密封圈直接连接，致使真空集热管耐冷热冲击性能较差，如果真空集热管破碎一支，会造成严重漏水。此外，真空管内的高温水易结水垢，影响性能。
20世纪70年代，第一个真空管太阳能集热器诞生了，它是由若干支真空集热管组装构成。最常用的全玻璃真空管是由大管套小管组成，小管装水，通过化学处理，小管外面形成一层物质，吸收阳光的辐射，大小管中间抽成真空，就像我们平常用的保温瓶，不易散热，避免热流失，管内的水受热上下运动，夏天太阳光强烈时，真空管内的水就会冒热气。因为每根真空管都是独立的动力单元，所以当它们相互结合就会产生很大的热量。
为了增加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管、玻璃-U形管真空集热管、玻璃—金属热管真空集热管、直通式真空集热管和储热式真空集热管。这种热水器适合于宾馆、学校、医院、工厂、机关、部队、养殖业等用热水，适用家庭、别墅生活用热水，也适用于寒冷地区用热水。在我国占95％以上的用的都是真空管太阳能热水器，在国际上，真空管太阳能热水器的出口量比平板式热水器要多出很多倍。
平板型太阳能热水器
平板型太阳能热水器平板型太阳能热水器是另外一种太阳能利用装置。顾名思义，平板型太阳能热水器的外形就像一块块规则的长方形平板，它被平铺在屋顶上。平板型太阳能集热器的板芯是由两块金属薄板叠在一起，四周采用咬缝工艺连接在一起，制成平板型金属吸热体，底部用镀锌板和保温棉垫底，上部用玻璃板盖住，四周用橡胶条密封。受光面板上沟槽的槽底与背板冲压连接在一起，形成横向和纵向互相连通的工质流道。
平板型太阳能热水器需将平板集热板和储热水箱通过三角支架和管路连接成一个系统，储热水箱的安装位置一定要比平板集热板的位置高。太阳光透过平板热水器面上的玻璃照在平板集热板上，导致平板集热板内的水被加热，温度升高，因为冷水和热水在密度上存在着的差别，平板集热板内的热水自动上升到处于高位的储水箱内，与此同时，储水箱内的冷水也会自动向下流入处于低位的平板集热器内。就这样，在太阳光照射下，储水箱中的水因平板集热器内的水和水箱内的水一直循环流动而被逐渐加热起来。
平板型太阳能热水器的主要缺点是：散热快，保温效果差，无抗冻能力；对台风的阻力大，抗台风能力差；玻璃平面受外来冲击力大，抗冰雹能力差。平板式太阳能集热器的热效率没有真空管太阳能热水器热效率高。
由于涂层材料在阳光的照射和空气中的氧气的氧化下，在3~5年就开始老化，变成浅白色。集热器的铜管容易在水的作用下产生铜绿，在水的冲刷下变薄，特别是焊接口，在几年后就容易穿孔，一般在5~8年后就常常会出现漏水问题。
平板型太阳能热水器是通过水自然循环的方式使储水箱内的水加热的。我们平时经常看见的平板太阳能热水工程，是由多个平板集热器与一个大水箱组成的。大水箱高于平板集热器，可组成一个较大型的自然循环平板太阳能热水系统；也可以将大水箱放置在低处，通过水泵与平板集热器强制循环，组成强制循环平板太阳能热水系统。自然循环方式生产热水比较慢，多数平板太阳能热水工程都采取强制循环方式。平板型太阳能热水器的吸热板和储热水箱是分开的，这是平板型太阳能热水器和闷晒型太阳能热水器的显著区别。很显然，平板集热器的好坏决定了平板太阳能热水器的使用效果。
目前市场上的平板集热器按集热板的材料一般分为铝板芯平板集热器、铜铝复合板芯平板集热器和全铜板芯平板集热器。铝板芯平板集热器用一次挤压成型的带翼片的铝合金扁管与上下铝合金管用氩弧焊接而成。这种集热器重量轻，吸热效率高，可由于焊接困难，容易受到电化学腐蚀，因此这种产品对水质要求较严，最好是中性水质。由于受到水质限制，在水质差的地方便不能使用铝板芯平板集热器。铜铝复合平板集热器采用金属压延的方法，将直径为8~15毫米的铜管和铜管上下两片宽100~200毫米的铝带压成一体，达到金属结合，然后再利用压缩空气吹胀成型，通过上下两根直径为25毫米的铜管焊成一体。因为这种集热器铜铝间达到了金属结合，使热效率明显提高，且铜管流道无电化学腐蚀，寿命长，水质清洁。当然，铜铝复合平板集热器也存在不足：由于铜铝复合板条与上下联管之间的联接是通过正交联管焊成一体的，正交联管菱形的一端与板条须采用锡焊，焊接强度较差，就容易发生渗漏。目前我国正在大面积推广应用这种平板集热器。
太阳能与建筑一体化
太阳能热水工程与建筑一体化太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，单台太阳能热水器已为人们的生活带来很多方便，但是单台太阳能热水器的安装和使用对城市景观、建筑维护等带来一系列问题，已经不能满足人们的需求和城市发展的要求。目前，我国太阳能的热利用技术日趋成熟，太阳能热水系统和建筑一体化这项新的课题引起了各界、各地的关注和重视。
太阳能与建筑一体化是怎么一回事呢？原来在开始设计建筑的时候，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中，一块设计和施工，使太阳能系统与建筑有机地结合在一起。把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，使太阳能设施成为建筑的一部分，使之相互结合，避免太阳能热水器所造成的对建筑的外观形象的影响；利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式。这样可以减少成本，提高效益。
太阳能与建筑一体化并不是嘴上说说这么简单，需要建筑师和太阳能技术专家通力合作。通过交流，让不太了解太阳能的建筑师和不了解建筑设计的太阳能技术专家互相补充，有效解决太阳能利用和建筑的结合问题，并开辟更多的合作领域，让产品的研发、设计、提供、应用结合起来，共同面对市场消费者，这样才能实现太阳能与建筑一体化。
太阳能热水系统必定要应用在建筑上。太阳能在建筑上应用的前景应该是向太阳能与建筑一体化的方向发展。太阳能与建筑一体化，是把太阳能和建筑作为一个整体的系统来研究。“相加”的设计不是简单地“相加”，而是通过太阳能热水工程与建筑一体化“相加”整合出一个全新的方案。这里面既有建筑立面不需要阳光，或阳光太强烈使室内温度升高或不利使用而需要遮阳的问题，也有太阳能系统如热水器需要大量吸收阳光的问题。未来的发展方向是整体发展。
太阳能与建筑一体化需要太阳能设施构件化。拿太阳能热水系统来说，太阳能集热板或太阳能集热管是暴露在屋顶上的，在设计开始时就要想办法让太阳能热水器暴露在外面的建筑部分构件化，使它成为与建筑的一个适当部位，比如坡屋面、墙面、阳台、窗台等建筑构件相匹配的另一种构件，把太阳能系统作为建筑的构件元素来考虑，与建筑的屋面、墙面、阳台相结合而呈现出一种新的造型与外观，增强使用太阳能建筑的可观赏性。
太阳能与建筑一体化，还需要太阳能设施工程化。这里说的工程化，就是在任何一个建筑上，对太阳能设施系统统一设计、统一施工、统一管理、统一售后服务。像建筑中的给排水系统一样设计、建设太阳能热水系统。实施工程化才能推动产业的发展，促进规模化生产，让产品质量得到保证。
太阳能利用与建筑一体化是建筑节能的重要体现。因为它具有以下优点：
（1）可以有效地利用太阳能，可以做到低成本高效益，还可以减少商品能源的消耗，缓解能源的供需矛盾，是建筑节能的重要途径；
（2）建筑的使用功能与太阳能设施有机结合在一起，形成了多功能的建筑构件，巧妙高效地利用建筑空间；
（3）设计的同时进行施工，可以减轻建筑荷载，降低造价，还可以防止后期安装对用户生活造成不便和对建筑结构的损害；
（4）形成统一协调的建筑形式，太阳能设施构件化和建筑融合为一体，构造合理，形成完整统一的建筑外观；
（5）我国的太阳能资源很丰富，太阳能与建筑一体化为太阳能利用产业的发展开辟了广阔的应用前景。
