太阳能供暖系统直接利用太阳的热能来加热空气和水等介质。这一过程主要通过太阳能热水器来实现，热水器由集热器和储水箱等关键部件构成。目前，一些领先的太阳能公司不仅提供供暖解决方案，还涉足发电设备领域。
人类利用太阳能已有数千年历史，但现代太阳能热水器以其高效和耐用性，为供暖提供了先进的解决方案。SunEarth，一家位于加利福尼亚州丰塔纳的太阳能供暖设备制造商，其营销经理杰西卡·克里斯曼（Jessica Chrisman）表示：“太阳能供暖不仅能长期节省能源开支，而且维护成本低，同时提高了能源自主性。”
从宏观角度来看，太阳能热水器的工作原理与太阳能电池板相似。然而，其实际系统构造涉及的是热能传递，而非电子转换。太阳能热水器有多种类型，其设计因应用类型和流量需求等因素而异。本文将探讨太阳能供暖系统的类型、优点以及如何有效降低太阳能热水器的使用成本。
太阳能供暖系统的类型
太阳能供暖主要分为被动式和主动式两种，这表示系统中流体的循环方式。
被动式太阳能热水器不依赖于任何特殊部件来推动水、空气或其他热传递介质的循环。相反，这些热水器利用重力和热虹吸效应来实现流体的自然流动。简单来说，该系统利用自然对流来驱动流体移动。
较热的流体因密度降低而上升，而较冷的流体下沉。被动式太阳能供暖利用这一原理来加热流体。被动式加热器在底部设有冷流体入口，在顶部设有热流体出口，热流体从该出口上升。随着热流体离开集热器，来自储水箱的冷流体会自动补充。无论是在开路或直接循环系统，加热后的水都会被储存起来，以供日常使用。
Sunbank Solar，一家位于加利福尼亚州戴维斯市的太阳能热水器制造商，其创始人兼首席执行官詹姆斯·理查兹（James Richards）表示：“被动式太阳能热水器的显著优势在于安装更简单，没有活动部件，这不仅降低了成本，还提高了系统的可靠性。这种系统特别适合美国南部经历相对温和冬季的地区。”
主动式太阳能供暖系统使用泵来循环加热流体。虽然不如被动式系统经济高效，但主动式系统的强制流体循环可防止其冻结，从而在全年提供最佳性能。在冬季气温降至冰点以下的地区，被动式系统几乎无法运行。
克里斯曼表示：“从效率角度来看，主动式太阳能供暖系统，通过泵和控制器来循环流体，通常效率更高，因为它们可以在多样的条件下运行并提供稳定性能。”
此外，通过调节泵速，主动式供暖系统可以将少量液体加热到高温，而不必专注于效率。
太阳能供暖的优点
1. 节省成本
太阳能热水器的运行成本极低，几乎可以忽略不计，因为它们利用免费的太阳能。理查兹说：“热水供应占普通家庭能源账单的15%至30%。大多数人没有意识到的是，在20到30年内，运行热水器（电费或燃气费）的成本远高于太阳能热水器的初始成本。”
2. 节省能源开支
太阳能热水器可能无法完全抵消供暖费用，但可以抵消大部分供暖成本。理查兹补充道：“适当尺寸的太阳能热水器每年可以节省高达80%的热水能源消耗。”
3. 环境影响
化石燃料，如木材、煤炭甚至天然气在数十年内会排放大量二氧化碳和一氧化碳，加剧气候变化。太阳能热水器有助于减少温室气体排放。理查兹表示：“太阳能热水器每年可减少约4400磅二氧化碳排放，对于减轻碳足迹至关重要。”
4. 能源自主性
与传统燃气或电力供暖系统不同，太阳能热水器不依赖公用事业提供商供应热能。据Climate Central报道，从2001年到2011年，美国因天气原因导致的停电次数增加了约78%。
家庭节能第一步
如果您不确定太阳能板是否适合您，太阳能供暖系统是一个很好的替代选择。理查兹称：“与太阳能光伏板相比，这是家庭节能迈出的第一步。”
编译：孙桂林（新能源部）
注：本文章转载自能源区块链与双碳战略研究，不代表本网观点立场。
