能源:不仅仅是危机

人类应用太阳能*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而建的。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名军人的洗澡问题。　　太阳能热水系统就是一种通过集热器收集太阳辐射的热量来把水加热的装置，是目前太阳热能应用领域中技术*成熟、*具经济价值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。*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般置于集热器的上方，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人集热器，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能的情况下，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，也可以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来说，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。　　2.强制循环式　　相对于自然循环来说，还有一种强制循环。强制循环是借助外力，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的。　　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的情况下，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。一般根据太阳集热器日产热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。一般适用于上午、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，也可以利用自然循环运行，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。因此，有必要在太阳能水箱与储热水箱之间设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，可使储热水箱的水温达到设定水温。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。　　……