太阳能热水系统按照运行原理可分为承压式（顶水式）太阳能热水系统和非承压（落水式）太阳能热水系统。承压式太阳能热水系统因其成本、销售价格、技术稳定性等多方面因素，市场占有率很低，而非承压太阳能热水系统则具有技术成熟度高、结构简单、成本低廉而得到市场的广泛认可，成为目前太阳能热水系统的主流产品。
1 非承压太阳能热水系统存在的缺陷非承压太阳能热水系统主要是依靠全玻璃真空集热管吸收太阳能，并转化为热能，通过传导、对流或相变换热等方式将热量传到非承储热水箱内，加热非承储热水箱内的冷水。非承压水箱中的蒸汽或膨胀的热水通过非承储热水箱上的排气管或溢流管排出，维持水箱内部和外部的压力平衡。当非承压太阳能热水系统向用水点供水时，则需要依靠非承储热水箱与用水点之间的落差形成的重力，向用水点供水。
由于非承压太阳能热水系统自身运行原理的特征，导致该类型系统在使用中存在多种缺陷。图1为非承压太阳能热水系统运行原理。
1.1出水不稳、用水舒适性差系统热水的提供依赖于非承储热水箱与用水点之间的落差形成的重力，所采用的阀门、管路等绝大部分零部件主要是针对电热水器或燃气热水器等承压运行热水系统设计的。因此，当落差较小、热水温度较高、冷热水压差较大时，或选用的阀门、管件等零部件不合适时，非承压太阳能热水系统则出现混水困难、出水冷热不均、出水流量小，出水力小等问题，无法向用水点提供温度、力、流量合适的热水。
1.2反复补气，造成水质污染系统在向用水点提供热水时，储热水箱内用掉的热水容积需要通过布气管补入空气来补充，防止非承储热水箱吸瘪。由于非承储热水箱反复的补气、排气，导致外部空气不断地进入水箱，造成水质和水箱壁的污染，导致用水品质的下降，尤其是在空气污染比较严重的时间或地区，其特征更为明显。
2 问题的解决随着热水器技术的不断发展，上述问题也通过不同的技术手段得到一定程度的解决，并在实际中得到应用。
2.1出水增压技术管路增压技术，即在非承压太阳能热水系统热水出水管路设置一个热水增压泵。当系统向用水点供水时，通过流量开关或力开关控制热水增压泵的开启，实现系统向用水点的增压。目前该项技术有普通自动增压模式和变频自动增压模式。但无论哪一种模式，都需要在系统中增加电力驱动的热水增压泵，这不但使系统成本和售价的大幅度增加，也使本来节能的非承压太阳能热水系统出现耗能的现象。增加了系统的复杂程度，系统的可靠性大幅度下降。同时，热水增压泵的使用，也造成了环境的噪声污染。
另一种管路增压模式是设计提出涡流增压混水阀门，该阀 门利用冷水速度带动热水进行混水，与普通混水阀门相比，其出水效果得到一定的改善，但当系统落差较小、出水管阻较大时，其使用效果有一定的局限性。相对成熟的技术则是采用承压式太阳能热水系统，但因其成本、价格、技术等因素而暂时没有得到广泛的推广、应用。
2.2管路循环技术和管路排空技术针对非承压太阳能热水系统热水管路中存在冷水，导致在向用水点供水时，需要先将热水管路中的冷水放掉，然后才能放出热水的问题，提出两种解决方法：
1.管路循环：即在系统中增加一个热水循环泵，当热水管路中热水温度低于设定值时，循环泵启动，将管路中的冷水循环到非承储热水箱中，同时把储热水箱中的热水循环到冷水管路中，这样可以实现用水点开水既有热水。同时也可以解决管路冬季防冻的问题。该系统因需要增加电力驱动的循环泵，存在消耗辅助能源，增加成本，降低系统可靠性问题。这种运行模式适合于工程类太阳能热水系统。
2.管路排空：当非承压太阳能热水系统结束向用水点供水时，系统通过真空泵，或其他装置，将热水管路中的存水排掉，管路中不再存有液体。当下一次系统向用水点供水时，可以向用水点直接提供热水，也解决了管路冬季防冻的问题。该技术的不足之处是不能实时的将管路中的余水重新利用，造成一定程度的水资源浪费。
3非承压太阳能热水系统新型运行原理的提出基于非承压太阳能热水系统存在的出水不畅、水质污染、管路冷水浪费等问题，提出以下几种非承压太阳能热水系统新型运行模式，达到用水舒畅、水质优良、节约资源的目的。
3.1瞬时承压太阳能热水系统图2为瞬时承压太阳能热水系统。该系统主要有常规非承压热水系统配置双联动阀门、水流开关、排气电磁阀等组成。当系统不向用水点供水时，双联动阀门3关闭。排气电磁阀8处于常开状态，系统集热或加热过程中，水箱中膨胀的水或水蒸气可以通过排气电磁阀8（常开）向外部排气，维持储热水箱内外力的平衡。
当系统向用水点供水时，开启双联动阀门3，水流开关启动，若水位开关检测到储热水箱中水位达到设定要求时，排气电磁8关闭，出水电磁阀12打开，储热水箱6中热水在自来水力作用下，通过与双联动阀门冷水进行混水后向用水点供水。
当系统停止向用水点供水时，关闭双联动阀门3，水流开关2停止动作，出水电磁阀12关闭，排气电磁阀8打开，系统通过排气电磁阀8泄压，维持储热水箱和外部环境的压力平衡。该系统的优点在于：
1.实现用水承压，不用水非承的目的。既有非承压热水器 结构简单、技术成熟、价格低廉的优点，又有承压太阳能热水系统自来水顶水出水的优点，解决了非承压热水器用水时不承压存在的诸如出水不畅、温度难调等各种问题。
2.实现闭式运行目的，防止外部空气对水质的污染。由于系统在向用水点供水时采用自来水顶水承压运行模式，因此在运行中不需要外部空气的补气，消除了外部空气的污染。而在非承压运行阶段，水箱中膨胀的水蒸气或热水仅通过排气电磁阀向外排气而不需要补气，也不存在外部空气污染水质的问题。
3.由于系统绝大多数时间均处于非承压运行状态，仅在用水时承压运行，承时间大幅度减少。且系统是在供水过程中承受自来水的动态力，因此所承受力远小于承压太阳能热水系统承受的静态自来水力，也不受自来水力波动的影响。因此，相对于承压式太阳能热水系统而言，不但具有其承压运行的品质，其可靠性也得到极大的提高。
4.当将系统中排气电磁阀安装在双联动阀门3热水入口前端，并在储热水箱底部安装力开关，则系统可以在北方寒冷地区使用，彻底解决了非承压太阳能热水系统北方冬季防冻问题。
5.系统设计时，仅需对非承压太阳能热水系统的水箱、支架、集热管等结构略作加强设计，即可实现瞬时承功能的应用，成本增加有限，但用水品质得到大幅度增加。
3.2射流增速太阳能热水系统图3为射流增速太阳能热水系统运行原理。该系统主要由非承压太阳能热水系统配置双联动阀门及射流混水喷头组成。当系统向用水点9提供热水时，开启双联动阀门10，冷水经过双联动阀直接到达射流混水阀，在射流混水阀射流装置的作用下，冷水周围形成负压区，这样直接和射流混水喷头的储热水箱中的热水在负的作用下，经过双联动直接到达射流混水阀，并在负压区和冷水混合，混合好的热水由混水区直接喷出，形成高速的射流热水，实现低落差太阳能热水系统出水的射流增速特征。
射流增速太阳能热水系统的优点在于：
1.太阳能热水系统无需混水阀，冷热水直接在射流混水喷头处每一个水射流喷嘴处混水。由于热水无需经过混水阀而直接到达混水阀，热水管路管阻较小。这样在较小落差条件下即可实现较大流量的出水。
2.冷水无需经过混水阀而直接进入射流喷头，冷水管路管阻小，这样，即使在冷水进水力较小时，由于射流喷头冷水出口采用射流结构，冷水仍然能达到较高的流速。
3.冷热水管阻均较小，且在射流喷头处均有较大流量，由于冷水出水采用水射流结构，冷水出水速度快，则冷热水混水区形成负压，使热水可以和冷水有效混合，形成较大出水流量、出水速度和出水力。
4.由于冷热水均不经混水阀而直接达到射流喷头，并直接在喷头出口处混水，向外喷出，因此，系统不会因冷水力过大、热水温度过高造成混水困难。
5.该系统无需外部辅助动力，仅利用自来水的压力即可实 现低落差条件下的非承压热水系统的有效混水和供水。因此，具有上述特征的非承压太阳热水系统，在低落差、低水压、高水温等一种或几种条件下，仍能达到出水流量、温度和力达到使用要求。试验结果表明在射流喷头距储热水箱底部距离仅400mm，热水管路长达15m，热水温度60℃，出水温度为42℃条件下，出水流量可以达到9L/min~12L/min，完全能够满足各种用水要求。而在0m距离的条件下，出水流量也可达到5L/min~8L/min，能够满足基本用水要求。
如果将瞬时承压太阳能热水系统前端增设微压减压阀，并配合射流增速太阳能热水系统使用，则完全可以实现低落差条件下非承压太阳能热水系统的闭式运行，同样可以解决非承压太阳能热水系统水质补气污染的问题，并实现用水点用水增速的目的。
4 总结
瞬时承压、射流增速的实现，在不需要外部附加动力，无外部动力能耗的条件下，解决了现有非承压太阳能热水系统存在的诸如出水压力力小、水质污染和冷水浪费等问题，使非承压太阳能热水系统的品质得到提升。 瞬时承压、射流增速和冷水回收3项技术可以单独应用到非承压太阳能热水系统上，也可以相互组合使用，以达到不同用户的需求。瞬时承压、射流增速和冷水回收3项技术填补了太阳能热水系统在该类技术方面应用的空白。
