摘 要：太阳热水器在冬季使用中，由于水箱及管道安装在室外，在低温天气的影响下，使用问题日益突出：1、管道的防冻问题；2、不能即开即用，给生活带来不便；3、用水前管道中冷水的浪费，浪费了资源和能源。
关键词：
21世纪新能源--太阳能，逐步地被广泛利用，太阳热水器以其安全、节能、用量大、用途广、使用方便等优点日益得到了广大消费者的青睐。然而，太阳热水器在冬季使用的问题日益突出，一直困扰着消费者。
日前，北京、天津、河北、山西、上海、河南、重庆、香港、澳门、大连、厦门、青岛、深圳、沈阳、长春、哈尔滨、南京、杭州、济南、武汉、广州、成都、西安、昆明等24 个省市的消费者协会(消委会、消保委)及中国消费者报共25 家消费维权单位联合开展了太阳能热水器使用状况调查，结果显示，四成多太阳能热水器在低温环境下难以工作。其中，40.87%的在用太阳能热水器一到冬天就罢工，即便仍可使用，也只有35.9%的产品"好用且热水充足"，另外29.4%的产品要"经常使用电加热"、25.2%的产品只是"有温水，勉强可以用"、9.5%的产品因为使用效果差而"很少使用"。
针对该情况，本课题组在北京、天津、石家庄 、武汉、荆州等地开展了"关于太阳能热水器冬季使用问题的调查研究"，并同时开展了面向全国消费者的网络投票调查。结果显示导致太阳能热水器冬季使用不便的主要原因有：
1、 下管道阻塞或冻裂；
2、 不能即开即用热水；
3、 即热效果差，水温低
4、 使用寿命短
各因素比例图如下：
由此可见，太阳能热水器管道的阻塞或冻列以及不能即开即用热水的困扰消费者的主要因素。目前，太阳能热水器管道的防冻主要措施有：加热防冻、循环管道防冻、防冻液防冻、排空防冻等。虽然他们能解决部分防冻问题，但有的措施需要动力，有的措施操作实施不便，成本高，同时还额外消耗大量能源，都不
够完善。简介如下：
一、加热防冻即伴热带防冻。
自限温电伴热带是用PTC材料制成，其特性是随温度的升高电阻也会相应升高，当到达一定温度时，电阻会足够大，PTC材料几乎处于断路状态，没有电流通过。目前电伴热带是北方地区管路防冻的最常用的方法，实际使用中伴热带单根使用长度不能超过规定值、电源线容量选择要符合规范要求、电源线和伴热带接头要符合相应规范、需防冻管路通径和伴热带功率匹配要合适、伴热带保温系统要加装漏电保护插头或设置保险熔断器等要求严格，安装繁琐，且额外消耗电能，安装和使用成本高。
二、管道循环防冻。
管道循环防冻适用于一次集热循环系统和带管道循环的用水系统，分为机械动力循环和滴水循环防冻。
1、机械动力循环。
在管道上设置一测温点，当该点温度低于设定值时，循环泵启动，防冻循环开始运行，温度升高到设定值时循环泵停止运行（一般启动温度设定为5℃，停止温度设定为10℃），但该装置成本高，耗电量大。
2、滴水循环防冻。
当气温降到一定温度时，用完热水后，将水箱上满水，此后打开热水阀，使其慢慢滴水，以保持管道内水的流动，滴水速度要根据当地最低温度和水箱内储水温度决定（一般靠经验设置）。此方法效果明显、不需要增加投资和改动设备，但以浪费水资源为代价。
三、防冻液防冻。
防冻液一般作为分体二次系统集热循环管路内的导热介质，可有效解决冬季结冻问题。但注意防冻液的使用冰点温度（浓度配比）、使用过程中要定期检测液体的冰点温度、色泽、损耗量以及对管路的腐蚀性，一旦泄漏对人造成伤害。
四、管路排空防冻。
1、机械排空
（1）简单的机械式排空方式
在出水管路上改变管路走向增加排空管路，在室内用球阀控制排空，上水时关闭室内的球阀上水过程中水流会封闭排空管路中的气体使排空管路中无水进入，当储水箱内的水满后打开排空阀门上下管路内的水与大气导通而排出，还有采用其他方案如在排空系统中增加多种部件但大多是在现有热水器产品基础上进行改装使得实际生产工艺繁琐或者不适宜工业化生产。
（2）电动排空方式
电动排空方式采用电机的动力输出，经过变速装置达到三通的效果，市场上比较常见的有两种:
一种是采用电动三通球阀,通过变速装置中的限位精确地控制旋转的角度旋转带有交叉孔的球实现二位三通。现在很多太阳能企业采用电动三通阀实现排空此类电动三通阀在长时间的冷热冲击和摩擦下球体与密封体之间的间隙会逐渐增大最终会导致密封失效。
另一种是电动二位三通阀，在三通的两个端口上安置一个橡胶关闭件, 利用旋转关闭其中的两个孔实现二位三通。这类阀由于启闭三通的关闭件需要的力矩较大电机输出扭矩也非常大一般采用AC220V 的电动机，启闭件在长期使用过程中由于老化与受力的影响密封会出现问题造成失效。
2、自然排空
自然排空即采用排空阀技术，在热水器出口安装一台排空设备(一般用电动三通阀)，在用水处安装一台排空控制器，每次使用热水后，按下自动排空按钮，排净管道积水，下次用水时按下用水按钮，流出热水。但其缺点是寿命短，使用受限。
综上所述，太阳能热水器冬季使用问题突出，且市场上缺少不但安装简单、操作方便，而且成本低、寿命长的装置，有待新装置的研发。
