由： 朱莉娅·莱顿

　　这所位于科罗拉多州戈尔登的房子设有太阳能热水系统。查看更多 绿色科学图片.

　　照片由 NREL加热水占家庭能源使用的很大一部分。这是一个几乎持续的需求 - 我们使用热水淋浴，洗衣，洗碗 - 而且它加起来。一年内，80加仑(302升)的电动 热水器 平均运行约500美元，使用4，800千瓦时的电力，贡献约6，600磅(2，993公斤)的一氧化碳2 到大气层[来源： 奥尔森路透社 某人].

　　天然气加热器做得更好，但它仍然占大约400美元和3，900磅(1，769公斤)的一氧化碳2 每年 [来源： 能源之星, GNG, 铂族].

　　那里有更环保的选择。兼具高效率和 无罐热水器 可以减少能源使用。但太阳能处于另一个层次。它和热水一样绿色。太阳能热水器通常与传统加热器结合使用，因为天气会影响太阳能热水的生产。传统加热器补充了太阳能加热器。在热水系统中增加太阳能热水器可以减少能源费用和相应的一氧化碳2 排放量减少50% - 有时甚至更多，具体取决于您居住的地方[来源： 体育].

　　太阳能是一种极好的清洁能源：它的燃料，阳光，是无限的，免费的，当转化为能量时不会排放任何东西。正如我们大多数人所知，太阳能的问题在于它的效率。太阳能光伏技术(PV)在将其燃料转化为电能方面的效率低于风力涡轮机。但是当你谈论加热水(而不是为灯泡或音响供电)时，阳光不需要变成电。它需要变成热量。将阳光转化为热量是没有问题的。

　　这并不是说太阳能热水器没有缺点。在本文中，我们将了解太阳能热水系统的工作原理，哪些因素决定了其效率，如何制作自己的热水系统，以及为什么您可能想要或可能不想这样做。

　　太阳能热水器的核心是做一件事：它利用阳光来加热水。当你把一杯冰茶放在阳光下时，也会发生同样的事情：过了一会儿，它就不再冰了。当然，家用热水器必须比这更快、更大，因此系统必须更加复杂。

　　但有时，只是轻微的。

　　太阳能热水系统

　　基本的太阳能集热系统

　　图片由 密苏里州自然资源部太阳能热水器的核心是太阳能集热器和储水箱。太阳能集热器基本上是一个玻璃绝缘盒子，内部颜色深，通常还有一堆用于水流的管子或通道。(玻璃是一层材料，通常是玻璃，有助于保温。太阳能集热器将太阳的辐射转化为热量。储罐正是它听起来的样子。它容纳了水。

　　这是基本设置，有些系统并不比这复杂得多。太阳能热水器的第一个区别是切割和干燥：被动还是主动?主动加热器使用电动泵和控制装置在系统周围移动水。被动加热器只使用自然力。被动是两者中更简单的。

　　有两种主要类型 无源系统:

　　批：这就像热水器一样简单。它只是太阳能集热器内的一个或多个水箱(这个没有管子)。水在水箱内升温，重力或自然对流(热水上升的趋势)将水从水箱移动到家庭的管道。

　　热虹吸管：水箱与太阳能集热器分开。冷水通过太阳能集热器的管子移动，自然对流将产生的热水泵入储罐。水从储罐进入家庭的水管。

　　主动系统 通常分为以下三类之一：

　　直接：水通过太阳能集热器，在电动泵和控制装置的帮助下进入储罐。

　　间接：太阳能集热器不是加热水，而是加热“传热”流体，例如防冻液。然后，防冻液流入热交换器的密封管道，在那里被水包围。水从防冻液中吸收热量(但从不与之混合)，然后泵入储罐。

　　回流：排水系统与间接系统类似，只是它使用蒸馏水作为传热液体，并且它有一个单独的“排水”罐用于蒸馏水。将所有传热液体从系统中泵出并泵入内部罐中，使其成为寒冷气候的理想选择，因为液体不会暴露在极冷的天气中。

　　无论太阳能系统是被动的还是主动的，它的成本都比你为天然气或电动模型支付的费用要高得多(稍后会详细介绍价格)。但有些人正在通过自己制造来削减成本。事实证明，最基本的类型，间歇式加热器，是一个相对简单的家庭建造项目。

　　自制太阳能热水器

　　建造太阳能热水器并不完全适合初学者。它需要安装管道、玻璃，最好是绝缘材料。但对于自己动手的人来说，这是一个理想的省钱和地球的项目。您可以以不到 100 美元的价格建造一个批量热水器。

　　间歇式加热器也称为 一体式无源太阳能热水器 --“整体”，因为太阳能集热器和储罐结合在一起。这是在家中构建的最简单的系统，实际上只需要几个基本部件。(这只是一个简短的概述;有关完整说明，请参阅 DIY 侧边栏。

　　电热水器水箱(用的没问题，只要状态好)

　　黑色油漆

　　胶合板箱(足够容纳水箱)

　　玻璃板

　　盒子的铰链盖(以减少夜间冷却)

　　绝缘材料

　　管道/配件

　　安装件(用于屋顶、房屋侧面或地面)

　　构造非常简单：

　　将水箱漆成黑色。

　　将玻璃固定在盒子顶部。

　　对盒子和额外的盖子进行绝缘，并在盒子上为流入和流出管道打孔。

　　将水箱固定在盒子内。

　　将进入的冷水输送到水箱底部，将热水从水箱顶部排出到家庭的热水器水箱

　　将单元安装在所需位置(屋顶通常最适合阳光照射)。

　　虽然建造热水器可能很容易，但还有其他因素需要考虑。你必须确定加热器的主要位置，这样它每天暴露在最多的阳光下，这可能需要一些计算。您还需要确保理想的位置可以支撑设置的重量。与任何其他热水器一样，您需要弄清楚您需要什么尺寸的水箱，这样您就不会在淋浴过程中耗尽热水 - 并确定您需要多少玻璃表面积来加热该水量。

　　如果您不愿意做出这些决定，您可能需要为专业构建的设置掏钱。

　　无论哪种方式，太阳能热水器都有一些一般的优缺点。我们将从好处开始。

　　太阳能热水器的好处

　　太阳能热水的好处很多，而且相当可观。首先，您将节省电费。

　　最有可能的是，您的热水用电量将减少至少一半[来源： 体育].你实际存多少钱取决于你居住的气候。如果你在美国西北部，那里在一年中的大部分时间里阳光照射不多，你的储蓄将低于你住在像亚利桑那州这样阳光明媚的地方，因为你的系统可用的燃料较少。但如果你住在亚利桑那州，你可以减少高达90%的水加热费用[来源： 电子母乳].

　　然后是污染的相应减少。传统(排放)能源使用减少 50% 意味着一氧化碳减少 50%2 排放。因此，安装太阳能热水器可以将热水碳足迹减少一半。同时，您正在为目前没有容易获得的可再生能源的应用节省不可再生燃料。

　　由于太阳能热水的好处，在您的家中增加一个单元也会增加其价值。因此，当您出售房屋时，您最终可能会收回您投入太阳能供暖系统的任何资金。

　　这就把我们带到了主要的负面因素：你投入的钱。虽然阳光是免费的，但如果您走专业路线，将其转化为您家的热水所需的系统可能会花费一分钱。

　　旧技术

　　太阳能热水器听起来像是过去几十年中涌现的一种新的、具有地球意识的电器之一。事实上，自 1800 年代后期以来，它们一直以商业形式存在(而“技术”已经存在了比这更长的时间)。一位名叫克拉伦斯·坎普(Clarence Kemp)的人于1891年为Climax太阳能热水器申请了专利，到世纪之交，超过1，600个家庭正在使用一种[来源： 班布里奇].

　　对太阳能热水器的担忧

　　尼泊尔的这所学校使用太阳能热水器集热板。

　　照片由 NREL太阳能热水的头号缺点是前期价格。您可以花 500 美元甚至更少的价格购买新的高效燃气或电热水器;太阳能热水器将为您安装1，000美元至3，500美元不等[来源： 工具库].您可以通过自己安装或自己建造来降低价格，但大多数人都会由专家安装，因为通常涉及屋顶工程。但是，有联邦(可能还有州)财政激励措施可用于安装太阳能热水器，因此您的最终成本可能会更低。

　　同样重要的是要记住，你会赚回这笔钱。但是收回前期投资需要多长时间取决于您住在哪里、您使用多少热水以及电费。如果你住在一个阳光明媚的地方，使用大量的热水，天然气或电力的成本每年都在上升，你将节省更多，你可以在短短几年内收回最初的投资。但是，如果你在芝加哥，传统能源的成本会降低，你洗五分钟的澡，冷洗衣服，手动洗碗，你的年度节省就不会那么显着。在这种情况下，可能需要十年时间才能看到您的投资回报。

　　其他一些问题包括：

　　温度：如果您住在非常寒冷的地方，由于冻结的风险，您可能无法使用直接加热器型号(批量、热虹吸和直接主动)。

　　家居定位：为了进行有效的设置，您需要有一个具有大量阳光照射的安装位置;城市住宅可能不符合条件。

　　水质：如果您家的水特别坚硬或酸性，您可能不适合使用主动系统。硬水或酸性水会腐蚀水循环系统。

　　电源要求：由于有源系统依赖于电动机械，因此它们在停电期间无法工作。

　　建筑法规：某些地区，如地震多发地区，对屋顶安装的设备有严格的重量限制。太阳能热水器可能太重了。

　　与一般的太阳能系统一样，太阳能热水器可能是您的特定情况的理想选择，也可能不是理想的。但它确实提供了一些显着的好处，可能值得努力使其工作。