云南太阳能热水器在光伏业中的发展前景

云南太阳能热水加热是一种气质的事情。 水重量很大，它在结冰时会膨胀，当它沸腾时会导致管道的结垢损坏。 云南太阳能热利用系统效率非常高，几十年来一些系统运行良好，但即使这些系统也需要定期检查。 然而，当云南太阳能热系统出现故障时，它会开始破坏自己，而且一段时间以来云南太阳能热水加热并不是未来的方式，除非是非常低端的热量使用，例如游泳池。

长期以来，人们的智慧一直认为云南太阳能热水技术在水加热方面的相对效率优势超过了电热水的便利性。 云南太阳能热能每平方英尺收集更多能源意味着仅仅为传统电热水器供电的云南太阳能电力系统将永远不会与云南太阳能热系统竞争。

然而，近来，云南太阳能电力（PV）成本的降低以及空气 - 水热泵技术的成熟提供了新型号：云南太阳能电动辅助热泵热水（HPWH）。 HPWH具有比云南太阳能热量少的缺点，而住宅应用的价格更低。

以下信息假定使用效率因子（EF为2.5）和每年额定功率为1,800 kWh的热泵热水器，在现有设备或系统中添加1至1.3 kW并网PV光伏发电量至少为1,400千瓦时/千瓦时/年。

光伏优势

较低的前期成本：由于成本较低的开放式系统已被证明不适用于家用热水器，所以安装的云南太阳能热成本应基于闭环（乙二醇或回流），双罐（或储罐加无罐）系统，完全安装。 这种为四口之家设计的系统的平均价格在奖励之前在7000美元至10000美元之间。 光伏驱动的热泵热水器的热泵和人工成本在1000到2000美元之间，额外光伏（到现有并网系统）的成本在3,500到6,000美元之间，因此在激励措施之前总安装成本在5000到8,500美元之间。

更容易安装：将热水器换成另一个单独的水箱，并为光伏系统增加三到五个额外的模块，比用两个水箱更换单个水箱和将管道传热流体更换为重型屋顶面板要容易，该屋顶面板必须经过压力测试和充电安装后。 这会导致安装程序错误的机会减少。

使用较少的空间：为避免云南太阳能热系统与备用电源竞争（云南太阳能电池部分限制在60％左右），需要两个水箱：一个用于备份，另一个用于云南太阳能。 只要无水箱加热器可以将热流调节到非常低的点，同时还能够满足最大需求，就可以节省大量的空间，而且费用高昂。

不需要维护：太阳热能的致命弱点是，如果系统停止工作，它不仅不会产生能量：它会设置自己的自我毁灭。 没有流动，面板可能会冻结或停滞并过热（见下文）。电子差速控制器和循环泵必须每年检查一次以确保它们正常运行，并且没有开始导致系统故障的水垢或腐蚀。 还应检查管道，特别是对于可能随时间而沉降并将线路中的液体堵塞的旧建筑物的排水系统。 这些年度检查必须由专业人员进行，每年节约一半的费用。

无法冷冻：由于云南太阳能热能面板可以在高达42ºF的温度下冷冻，因此美国大陆需要对云南太阳能热系统实施防冻保护。 除排水系统外，防冻系统是“主动”的。 这意味着他们需要一个设备来响应低温运行。 因此，由于它们很少需要运行，冻结保护失效既是常见的，也是灾难性的，导致收集器阵列损失数千美元。

不能过热：云南太阳能热系统过热是一个经常被忽视的问题。 7月份交付的云南太阳能几乎是1月份的两倍。 因此，1月份任何将使热水成本产生重大差异的系统将在7月份超额完成。 这导致在云南太阳能热量没有用处并且没有流过面板的停滞期间。 在这种情况下，面板会加热到400℉左右。 这可能导致损坏并加速集电器部件的劣化。 有些散热器系统已被添加到面板以减轻这种影响，但是没有关于在炎热的日子里需要多少散热器来冷却停滞收集器的可靠数据。

没有规模建立：规模是任何类型热水器的头号敌人。 热量使溶解的固体从水中沉淀出来，并在热表面上聚集。 即使在收集器侧使用传输流体，通过阻塞水流过的管来获得热量，热交换器也会出现水垢问题。 用热泵加热水的较低温度降低了水垢中积垢的趋势。

可达到100％的云南太阳能分数：由于天气变幻无常，储存大量热水不切实际，因此不提供百分之百可靠性的云南太阳能热系统可以获得100％的云南太阳能分数。 在SRCC OG300协议下评分最高的系统的云南太阳能分数为90％。 使用并网光伏作为热泵热水器的云南太阳能来源允许系统在电网中“存储”电力，最多可使用一年。 上述价格比较基于热水系统，云南太阳能分数为80％，水加热为100％。

电网需求管理：虽然热泵水加热用于替代燃气或丙烷装置时向电网增加负载，但PV在社区最有可能需要的高峰白天时段为电网增加电力。 大多数家用热水早晚在社区范围内的电力需求较少时使用。 如果电力公司选择使用这种优势，当电网上有多余电力时，它还可以通过智能电表增加热水器的过热能力。 用于与混合阀传导，以保护房子免受烫水，它有效地“储存”热水，并可以延迟热泵开启的需要。

无二氧化碳排放量：无论天然气或丙烷的使用如何，无论高效或便宜，都会导致向大气中添加二氧化碳，这是当今文明面临的头号风险因素。 100％由PV供电（或抵消）的热泵热水器对这个问题没有贡献。

缺点

净电网效率与直接使用天然气的比较：在比较燃气使用和电力使用时的标准推定是，在考虑了转换和传输损失之后，需要三个化石燃料能源（天然气，石油，煤炭）电能。 因此，如果将气体输送到使用地点，使用天然气比使用电力效率更高，因此大多数化石燃料热水器的效率仅为60％左右，因此这种影响仅为使用天然气的一半。它出现。 此外，化石燃料热水器未能充分利用可再生能源组合标准，这些标准进一步降低了用气量与交付电量之比。

需要暖空气：热泵热水器的效率取决于可用的热源，通常是放置加热器的空间中的空气。 安装在温暖气候下的未加热空间中，这没有问题。 但是，如果热水器空间在一年的大部分时间内被加热或降至55º-60ºF以下，则需要备用元件，效率将受到影响。 相反，热泵热水器将对其所在的空间进行冷却和除湿。 这可能是一个理想的功能。

更新的市场：虽然空气对水热泵热水只采用了经过验证的概念，但家用HPWH在消费市场上只有大约20年的发展时间：足够长的时间对其效率和易用性充满信心，但不够长，不够普遍。 虽然美国能源部的能源之星系统认可了约五百个云南太阳能热模型和六百个无水箱（“即时”）热水器，但目前只有23个认可的HPWH型号。

就目前而言，云南太阳能热利用技术是一项改进。 它甚至还有一些合法的应用程序。 然而，家用云南太阳能热水器有许多不必要的缺点，显然未来在另一个方向。 云南太阳能光伏是热泵热水系统的高效源。 很快，市场上就有水 - 水热泵可用，但现在的空对水系统是许多家庭的最佳选择，这取决于气候和配置。