太陽能熱水器在我國(guó)的發(fā)展

太陽能熱水器在我國(guó)的發(fā)展

20世紀(jì)80年代，占中國(guó)太陽能熱水主導(dǎo)地位的多功能自動(dòng)取熱器和熱量在過去10年的溫度下逐漸替代了所有玻璃的真空管。市場(chǎng)份額逐年下降,現(xiàn)已降至15%左右。然而同期國(guó)外太陽能集熱器市場(chǎng)并沒有發(fā)生這樣的變化,平板太陽能集熱器、熱水器現(xiàn)仍占主流地位。平板太陽能集熱器在我國(guó)如何從受冷遇邁向發(fā)展,是太陽能熱利用行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。為什么平板太陽能集熱器在我國(guó)受冷遇?一、我國(guó)太陽能熱水器無論是家用還是集體用系統(tǒng)(熱水工程),一直沿用直接加熱太陽能集熱器中的水的傳統(tǒng)方法,平板太陽能集熱器中水的凍結(jié)不僅影響了集熱器的正常運(yùn)轉(zhuǎn),而且導(dǎo)致集熱管的漲裂。為了解決這一問題,研究了落水排空、加熱防凍循環(huán)、不排水抗凍等諸多方案,但這些方案在家用太陽能熱水器,特別是自然循環(huán)家用太陽能熱水器中一直未能被廣泛應(yīng)用。真空管太陽能熱水器因冬天管內(nèi)的水在不排空的情況下基本不結(jié)冰或不凍壞(特殊情況如雪天,嚴(yán)寒也有可能凍壞),因而受到了市場(chǎng)歡迎。二、全玻璃真空管熱水器生產(chǎn)成本近10多年來大幅度降低。其中,全玻璃真空管降低了500%以上,水箱降低了200%以上。與此同時(shí)平板太陽能集熱器的生產(chǎn)成本卻沒有太多降低。目前家用全玻璃真空管熱水器和平板太陽能熱水器的成本幾乎沒有太大差別。三、在商業(yè)運(yùn)作方面,全玻璃真空管熱水器被生產(chǎn)廠及商家宣傳為熱性能遠(yuǎn)高于平板太陽能熱水器。其主要理由是真空絕熱,這一宣傳極易為我國(guó)大眾接受。以上三點(diǎn)是在我國(guó)平板太陽能集熱器受冷遇,而全玻璃真空管熱水器迅速得到發(fā)展的主要原因。為什么平板太陽能集熱器在國(guó)外卻繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展?然而,同期國(guó)外太陽能集熱器市場(chǎng)并沒有發(fā)生這樣的變化,直至今日平板太陽能集熱器、熱水器仍占主流地位。為什么平板太陽能集熱器在我國(guó)受冷遇,在國(guó)外卻繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展呢?一、國(guó)外太陽能熱水器,無論是家用還是集體用系統(tǒng)(熱水工程),不是采用直接加熱太陽能集熱器中水的傳統(tǒng)方法,而是普遍采用防凍液-水二次換熱。即使是自然循環(huán)家用太陽能熱水器的平板太陽能集熱器中也是充滿了防凍液,熱水箱內(nèi)設(shè)置了防凍液-水二次換熱器,典型的代表是澳大利亞solarhart公司的自然循環(huán)平板家用太陽能熱水器。歐洲的家用和集體用系統(tǒng)(熱水工程)則使用泵驅(qū)動(dòng)防凍液在平板太陽能集熱器及儲(chǔ)熱水箱的換熱器間循環(huán)換熱。這一方法從根本上解決了平板太陽能集熱器中水的凍結(jié)及凍壞問題,同時(shí)還解決了平板太陽能集熱器中水結(jié)垢的問題。二、和我國(guó)的平板太陽能集熱器相比,國(guó)外的平板太陽能集熱器玻璃蓋板采用高透過率(90%)鋼化平板玻璃。我國(guó)則采用低透過率(80%)平板玻璃。國(guó)外的平板太陽能集熱器普遍采用性能較高的選擇性鍍層吸熱板。太陽光吸收率90%,紅外發(fā)射率6%。我國(guó)的平板太陽能集熱器的吸熱板,性能最好的紅外發(fā)射率也高于20%,如電化學(xué)處理的黑鎳(用于鋁板)或黑鉻(用于銅板)。有些生產(chǎn)廠還在使用性能極差的黑漆涂料。國(guó)外的平板太陽能集熱器的熱性能和全玻璃真空管太陽能集熱器相比較,在提供家用熱水時(shí)幾乎沒有差別。權(quán)威的瑞士SPF對(duì)多家生產(chǎn)廠檢測(cè)結(jié)果表明(基于aperture),平板太陽能集熱器效率曲線截距η0在0.78～0.81,熱損系數(shù)a1在3.54～4.03W/m2·K;全玻璃管真空管集熱器(內(nèi)插熱管或U形管)η0在0.53～0.61,熱損系數(shù)a1在1.30～2.22W/m2·K。在提供生活用熱水時(shí),以瑞士中部氣候?yàn)槔?平板太陽能集熱器全年輸出為485～541kWh/m2;全玻璃管真空管集熱器全年輸出為466～561kWh/m2。盡管全玻璃管真空管集熱器的熱損系數(shù)遠(yuǎn)低于平板太陽能集熱器,但平板太陽能集熱器效率曲線的截距卻遠(yuǎn)高于全玻璃管真空管集熱器。需要指出的是SPF檢測(cè)的全玻璃真空管太陽能集熱器多是密排管。國(guó)內(nèi)的全玻璃真空管太陽能集熱器管間距要大得多,熱效率還要更低一些。三、我國(guó)普遍采用的直插式全玻璃真空管熱水器和國(guó)外的防凍液循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)不兼容。由于承壓防漏的嚴(yán)格規(guī)定,全玻璃管真空管不能直接走水使用。只有在全玻璃真空管內(nèi)插入熱管或U形管金屬導(dǎo)熱片對(duì)全玻璃真空管進(jìn)行改造后才能使用。于是全玻璃管真空管集熱器的成本成倍上升,導(dǎo)致全玻璃真空管太陽能集熱器在國(guó)外比平板太陽能集熱器還要貴。因此,國(guó)外太陽能集熱器市場(chǎng)格局并沒有因全玻璃真空管太陽能集熱器引入而發(fā)生重大變化,直至今日平板太陽能集熱器、熱水器仍占主流地位,繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展。我國(guó)平板太陽能集熱器如何邁向新發(fā)展我國(guó)平板太陽能集熱器有20多年的生產(chǎn)、推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。今天華南、云南地區(qū)平板太陽能集熱器、熱水器仍占據(jù)市場(chǎng)的主體地位,即使在北方地區(qū)也有不少用戶。近年來直插式全玻璃管真空管熱水器在使用中也暴露了不少問題。如炸管、凍裂、管內(nèi)結(jié)垢和沉積泥沙、密封膠圈漏水、冬眠等。特別是大工程不能承壓運(yùn)行。直插式全玻璃管真空管熱水器的這些問題和缺陷使人們重新審視平板太陽能集熱器,也為平板太陽能集熱器的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。平板太陽能集熱器的另一優(yōu)勢(shì)是易與建筑有機(jī)結(jié)合,且十分可靠。通過云南及北京九陽等一些公司的示范,這一優(yōu)勢(shì)已逐漸為建筑師、建筑商所認(rèn)同。我國(guó)平板太陽能集熱器、熱水器發(fā)展已顯現(xiàn)新的商機(jī),如能借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn),發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì),揚(yáng)長(zhǎng)避短,一定能發(fā)展起來。一、在冬季氣候條件低于零度的地區(qū),一定要采用防凍液-水二次換熱。即使是自然循環(huán)家用平板太陽能集熱器中也應(yīng)充防凍液,熱水箱內(nèi)設(shè)置防凍液-水二次換熱器,如簡(jiǎn)單的夾套水箱。熱水工程使用泵驅(qū)動(dòng)防凍液在平板太陽能集熱器及儲(chǔ)熱水箱的換熱器間循環(huán)換熱。從根本上解決平板太陽能集熱器中的水的凍結(jié)及集熱器凍壞問題。同時(shí)也從根本上解決平板太陽能集熱器中的水的結(jié)垢問題。二、要在提高平板太陽能集熱器的熱性能方面下工夫,解決冬天熱效率低的問題。有效的辦法是:采用性能較高的選擇性鍍層吸熱板。達(dá)到高太陽光吸收率(90%),低紅外發(fā)射率(6%),并解決好管板熱接觸。裝備制造業(yè)的介入是解決這一問題的關(guān)鍵。平板太陽能集熱器玻璃蓋板采用高透過率(90%)鋼化平板玻璃,替代低透過率的普通窗玻璃。三、改進(jìn)平板太陽能集熱器的密封、背部保溫,提高其使用壽命,優(yōu)化邊框設(shè)計(jì),以滿足和建筑有機(jī)結(jié)合的要求。四、在完成上述工作的基礎(chǔ)上,進(jìn)行實(shí)事求是的宣傳推廣