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李日升:重视平板太阳能热水器的研究与开发

信息来源:eoozoo.com  时间:2009-08-10  浏览次数:107

  在我国太阳能热水器市场上,目前真空管热水器占有绝对优势是一个不争的事实,而且发展势头也异常火爆,前景更是迷人。但我们不可忽视的是近年来平板热水器异军突起,成为展会上的亮点,国内用户的新宠,国际市场的主流,甚至还被一些专家学者认为是未来太阳能热水器的发展方向。如果我们沾沾自喜于真空管热水器的规模和水平,而不去认真地研究平板太阳能热水器的优势与发展,我们就不可能放眼长远,把握未来,掌握进军国际高端市场的主动权。
  一、平板太阳能热水器的基本构造
  平板型太阳能热水器主要是由平板集热器、储水箱、水管、支架及配件等部分组成。平板集热器是平板热水器的关键部件,其热性能高低是衡量热水器好坏的重要指标。它主要包括涂有选择性吸收涂层的吸热板、透光材料盖板、保温层和外壳四大部分。当阳光透过玻璃盖板照在平板吸热板上时,其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收,转变为热能,并传向流体通道中的工质。通过自然循环或强迫循环,而将储水箱内的水加热。吸热板的材料国外基本上都用铜和不锈钢,国内已经大量采用铜材、铝合金、钢材、镀锌板,沿海水质较差的地区,则可用塑料或玻璃来替代。因为金属表面的反射率高,吸收率低,为了增强吸收效果,必须在金属表面也即吸热板上制备涂层。按制备工艺不同,可将涂层分为电镀涂层、电化学转化涂层、真空镀膜涂层和涂料涂层四种主要形式。因为集热器周围是空气,所以当集热器的吸热板在转变太阳辐射能量为水的热能时,也向周围环境散失热量,这就使太阳辐射能量不能全部转化成水的热量。为了减轻这部分能量的损失,在吸热板上面安装透光材料盖板,使盖板透过可见光而不透过远红外线,从而减少能量散失,更有效地提高吸热板和水的温度。优质透光材料盖板对热水器的效率及寿命有很大影响。目前国内外采用的盖板材料主要有普通平板玻璃、钢化玻璃和玻璃钢等,其中应用最广泛的还是钢化玻璃。在吸热板的四周和底部安放保温材料,用来减少集热器向四周环境散失热量,以提高集热器的效率。常用的保温材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯和聚氨脂等。聚苯乙烯在温度较高时会收缩,因此在使用它作保温材料时,往往在它与吸热板之间先放一薄层岩棉或矿棉。为了将吸热板、透光盖板和保温层组成一个整体,并保持有一定的刚度和强度便于安装,需要有一个较为坚固美观的外壳,一般用铝材、钢材、塑料、玻璃等做成。此外,平板太阳能热水器还有储水箱、支架、管道极其配件等结构要素。
  二、平板太阳能热水器的发展情况
  平板太阳能热水器在我国的发展经历了一个“U”字形过程,现在又在新的起点上逐步抬头,引起了专家学者和企业界的高度关注。据有关资料表明,1997年我国太阳能热水器的年产量达350万平方米,其中平板太阳能热水器约占45%,真空管热水器约占30%。到2001年我国平板太阳能热水器的比例就下降到了26.3%,而真空管热水器上升到63.2%。截至目前,经过近10年来的持续下滑,我国平板太阳能热水器产量所占份额也就仅有90%左右了。然而,在国际市场上,平板太阳能热水器却始终是主导产品,国外(如日本、美国等)90%以上的太阳能热水系统都采用平板型太阳集热器,即使在冬季十分寒冷的丹麦、瑞典等北欧国家也毫不例。我国有关部门对全球太阳能热水器发展情况进行了统计分析。被统计的欧洲、美洲、大洋洲和亚洲的21个国家中的433家太阳能企业中,有平板太阳能热水器401家,占企业总数的92.61%;有真空管太阳能热水器12家,占企业总数的2.77%;简易太阳能热水器20家,占企业总数的4.62%。显然,在国外太阳能热水器应用中,平板太阳能热水器生产经营企业远远大于其他产品类型企业数量。随着新能源的推广和普及,以及科技的进步和发展,我国平板太阳能热水器的技术水平和产品性能、质量也在不断提高,并在一体化等多个方面表现出独特的发展优势。2008年北京奥运会工程之一“奥运村”,在大规模太阳能热水系统招标中,选择了德国企业生产的平板太阳能集热器,让我国真空管太阳能热水器生产企业不得不凝神反思。今年3月6日,在第六届中国太阳能品牌产品博览会上,海尔太阳能中标澳洲一万平方米平板集热器大单成为惹人眼红的新闻。海尔集团从德国引进先进平板集热技术,开发出适合中国市场的高温平板太阳能集热器,成功解决了平板太阳能的保温性、密封性等行业难题。太阳雨、澳柯玛等国内品牌企业也纷纷投资平板太阳能热水器项目。经过太阳能热水器行业和建筑业界的共同努力,我国平板太阳能热水器正从低谷走向了新的发展阶段。
  三、平板太阳能热水器的优势特点
  平板太阳能热水器经过了几十年的发展,技术已经更趋成熟和完善,并具备了其它类型太阳能所不具备的优势特点。一是特别适合与建筑一体化要求。平板太阳能热水器由于其平面结构特性,在太阳能的建筑一体化应用中,形态结构灵活随意,设计时不受形态或尺寸的约束,易于实现与建筑构件的结合。再加上它的集热板为金属材质,可方便采用丝结、焊接等连接方式,为安装、维护和使用提供了便利。二是具有较高的热效率。因为真空管太阳能集热器是由若干根真空管组成的,管子之间存在着间隙,在被太阳光照射时,有一部分太阳能没有被集热器所接受。平板太阳能集热器却是一个连续的平面,整个集热器表面都可以接受太阳光。所以,在相同的采光面积和日照强度下,平板太阳能热水器的日平均效率一般要高于真空管太阳能热水器日平均效率6%以上。三是具有良好的承压性能。由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属材料制成的,集热器与贮水箱的连接也采用金属零件,因此,可承受来自自来水和循环泵的压力。目前,城市用水一般都采用集中供水系统,自来水压力较高,这就要求从太阳能热水器出来的热水要有一定的压力,从而,减小热水器出水口与自来水出水口之间的压差,为用户使用提供方便和舒适。四是组成大系统时性能稳定。对于一些大型的场所,如宾馆、游泳馆、工厂等地方,在使用太阳能热水器时,往往需要很多块太阳能集热器组成大规模的供水系统。如果采用平板太阳能集热器,在集热器与系统之间用金属连接,而不是和真空管太阳能热水器那样用橡塑件连接,就可以保证整个系统的稳定性。因此,在建立大规模太阳能热水系统的时候,往往采用平板太阳能集热。此外,由于平板太阳能热水器结构简单,加工方便和易于规模化生产,还使得它具有制造成本低、安装费用省和使用寿命长等特点。当然,平板太阳能集热器存在的热损失偏高和防冻等问题,也需要通过科技创新进一步得到解决。为了积极参与国际竞争,开拓国内高端市场,我们必须重视平板太阳能热水器的研究与开发,以更加开放的心态,提高我国太阳能热利用的技术水平和国际化水平。

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