一种新型户用光伏热水器

■ 张立峰

光伏热水器是指利用光伏电池板把太阳光转换成电能，利用线缆将电能传输到室内，通过电热棒对水进行加热，在阴雨天气或用水量较大时，利用市电进行加热。

相比与普通的太阳能热水器和电热水器，产品具有安装方便、安全可靠、节约能源的优点。

光伏热水器目前分类

根据产品的安装方式，光伏热水器可分用单机式和工程式两种。

光伏组件安装在屋顶或阳台，如图1所示，运行原理如图2所示，通过传输电缆将光伏组件产生的直流电传送至热水器，通过直流加热管加热热水器内的水，当达到最高设定温度（80 ℃）时自动断开直流连接；在阴雨霜雪等光照不好的天气里，温度没有达到用户使用需求时，可开启交流加热进行快速补充。

图1 安装在阳台的单机式光伏热水器

图2 安装在屋顶的单机式光伏热水器

工程式光伏热水器光伏组件集中安装在楼顶，根据系统结构，工程式光伏热水器分独立入户式集分系统和集分直流汇流系统两种。

1.独立入户式集分系统

独立入户式集分系统主要针对县城8层以下楼盘，系统原理如图3所示。

图3 独立入户式集分系统原理图

光伏组件集中安装在楼顶，如图4所示。

图4 光伏组件集中安装图

每块光伏板对应一个用户，光伏线缆通过桥架进入电井，如图5所示，独立入户，连接用户水箱进行供电加热。

图5 线缆桥架图

产品优势：

每组光伏组件对应单独用户，权责明确，施工方便；光伏直热，无逆变损失。

产品缺点：

线缆布置比较复杂；低楼层用户线缆较长，线路损耗较大，如要降低损耗需要对光伏板进行升压处理，并增大线径，会提高成本。

2.集分直流汇流系统

集分直流汇流系统主要针对中高层楼盘，系统原理如图6所示：

图6 集分直流汇流式系统原理图

光伏板集中安装在楼顶，光伏板组串进行汇流，增压后进行集中供电，通过电井连接用户水箱。

产品优势：

电流统一调剂，发电量利用更充分，无需逆变上网，建造成本较低；便于统一施工标准，统一布线，更加专业化；

产品缺点：

光伏发电，难以平均被用户使用；根据项目的不同，光伏板的多少和布置情况，需要对控制系统和配件进行定制化设计，设计难度较大。

太阳能热水器与光伏热水器的对比分析

将市场上常见的太阳能热水器和光伏热水器进行对比，对比情况如下表所示。

太阳能热水器和光伏热水器性能参数对比表

相比于太阳能平板热水器，光伏热水器具有安装维护简单、运行简单、可靠性高、加热稳定、温度可控的突出优点：

相比于太阳能热水器，光伏热水器具有安装维护简单、运行简单、可靠性高、加热稳定、温度可控的突出优点；

同时，相比于电热水器具有节能突出的作用，一台光伏热水器一年可节电约530kW.h，在目前国内外能源价格持续走高。

“碳达峰、碳中和”目标需要落实，济南市住房和城乡建设局2020年6月下发《关于加强新建民用建筑太阳能热水系统应用设计管理工作的通知》，太阳能集热器的安装位置连续有效日照时数小于4h时，一律采用光伏太阳能、空气源热泵等其他可再生能源热水系统合理替代，大力推广光伏热水器具有突出的意义。