平板太阳能集热器如何从受冷遇迈向发展.pdf

2 0 0 6年 第6期 广应用近两年平板热水器产量从2 0 0 4年的1 5 0万平 方米上升到2 0 0 5年1 8 0万平方米, 市场份额略有增加 (2) 高效涂层和透明盖板的技术开发, 使产品性 能大幅提高, 市场竞争力进一步增强 (3)我国黄河以南广大地区是平板太阳热水器 的巨大市场, 年得热量大于同面积的真空管热水器, 且安全可靠, 关键是成本要下降 (4) 市场引导作用至关重要, 特别是建筑市场、 工程应用市场以及高端用户市场的宣传和运作 三扩大平板集热器推广应用的建议 1 .开发高效低成本集热器技术, 包括高效涂层、 高透过率盖板及密封保温技术, 提高热性能; 2 .高效平板集热器现代化工业装备的开发与应 用, 降低产品制造成本; 3 .大型平板太阳热水系统集成技术,包括工程 设计软件、 防冻技术、 控制技术等; 4 .开发与建筑结合的太阳能集热器,如太阳能 屋顶、 阳台栏板等新技术、 新产品; 5 .加强国际合作与交流, 开发新技术、 新产品及 应用技术, 扩大国际市场 作者单位: 太阳能热利用专业委员会 2 0世纪8 0年代曾占我国太阳能热水器统治地位 的平板太阳能集热器、 热水器在近十多年内, 已逐渐被 全玻璃真空管太阳能热水器替代。

市场份额逐年下降, 现已降至1 5 %左右然而同期国外太阳能集热器市场 并没有发生这样的变化, 平板太阳能集热器、 热水器现 仍占主流地位平板太阳能集热器在我国如何从受冷 遇迈向发展, 是太阳能热利用行业关注的热点之一 为什么平板太阳能集热器在我国受冷遇? 一、我国太阳能热水器无论是家用还是集体用 系统( 热水工程) , 一直沿用直接加热太阳能集热器 中的水的传统方法,平板太阳能集热器中水的冻结 不仅影响了集热器的正常运转,而且导致集热管的 涨裂 为了解决这一问题, 研究了落水排空、 加热防 冻循环、 不排水抗冻等诸多方案, 但这些方案在家用 太阳能热水器,特别是自然循环家用太阳能热水器 中一直未能被广泛应用 真空管太阳能热水器因冬天管内的水在不排空 的情况下基本不结冰或不冻坏( 特殊情况如雪天, 严 寒也有可能冻坏) , 因而受到了市场欢迎 二、 全玻璃真空管热水器生产成本近1 0多年来大 幅度降低 其中, 全玻璃真空管降低了5 0 0 %以上, 水 箱降低了2 0 0 %以上与此同时平板太阳能集热器的 生产成本却没有太多降低 目前家用全玻璃真空管热 水器和平板太阳能热水器的成本几乎没有太大差别。

三、 在商业运作方面, 全玻璃真空管热水器被生产 厂及商家宣传为热性能远高于平板太阳能热水器 其 主要理由是真空绝热, 这一宣传极易为我国大众接受 以上三点是在我国平板太阳能集热器受冷遇, 而全玻璃真空管热水器迅速得到发展的主要原因 为什么平板太阳能集热器在国外却继续稳步发展? 然而,同期国外太阳能集热器市场并没有发生 这样的变化, 直至今日平板太阳能集热器、 热水器仍 占主流地位为什么平板太阳能集热器在我国受冷 遇, 在国外却继续稳步发展呢? 一、 国外太阳能热水器, 无论是家用还是集体用 系统( 热水工程) , 不是采用直接加热太阳能集热器 中水的传统方法,而是普遍采用防冻液-水二次换 热即使是自然循环家用太阳能热水器的平板太阳 能集热器中也是充满了防冻液,热水箱内设置了防 冻液-水二次换热器,典型的代表是澳大利亚s o - l a r h a r t公司的自然循环平板家用太阳能热水器 欧 洲的家用和集体用系统( 热水工程) 则使用泵驱动防 江希年 平板太阳能集热器如何从受冷遇迈向发展 1 2 2 0 0 6年 第6期 冻液在平板太阳能集热器及储热水箱的换热器间循 环换热这一方法从根本上解决了平板太阳能集热 器中水的冻结及冻坏问题,同时还解决了平板太阳 能集热器中水结垢的问题。

二、 和我国的平板太阳能集热器相比, 国外的平 板太阳能集热器玻璃盖板采用高透过率(9 0 %) 钢化平 板玻璃 我国则采用低透过率(8 0 %) 平板玻璃 国外的 平板太阳能集热器普遍采用性能较高的选择性镀层 吸热板 太阳光吸收率9 0 %, 红外发射率6 % 我国的平 板太阳能集热器的吸热板, 性能最好的红外发射率也 高于2 0 %, 如电化学处理的黑镍( 用于铝板) 或黑铬( 用 于铜板) 有些生产厂还在使用性能极差的黑漆涂料 国外的平板太阳能集热器的热性能和全玻璃真 空管太阳能集热器相比较, 在提供家用热水时几乎没 有差别 权威的瑞士S P F对多家生产厂检测结果表明 ( 基于a p e r t u r e) ,平板太阳能集热器效率曲线截距η 0 在0 . 7 8 ～ 0 . 8 1,热损系数a 1在3 . 5 4 ～ 4 . 0 3 W/ m 2 ·K; 全玻璃 管真空管集热器 ( 内插热管或U形管)η 0在0 . 5 3 ～ 0 . 6 1, 热损系数a 1在1 . 3 0 ～ 2 . 2 2 W/ m 2 ·K在提供生活用热水 时, 以瑞士中部气候为例,平板太阳能集热器全年输 出为4 8 5 ～ 5 4 1 k Wh / m 2 ; 全玻璃管真空管集热器全年输 出为4 6 6 ～ 5 6 1 k Wh / m 2 。

尽管全玻璃管真空管集热器的 热损系数远低于平板太阳能集热器, 但平板太阳能集 热器效率曲线的截距却远高于全玻璃管真空管集热 器 需要指出的是S P F检测的全玻璃真空管太阳能集 热器多是密排管 国内的全玻璃真空管太阳能集热器 管间距要大得多, 热效率还要更低一些 三、我国普遍采用的直插式全玻璃真空管热水 器和国外的防冻液循环太阳能热水系统不兼容 由 于承压防漏的严格规定,全玻璃管真空管不能直接 走水使用只有在全玻璃真空管内插入热管或U形 管金属导热片对全玻璃真空管进行改造后才能使 用 于是全玻璃管真空管集热器的成本成倍上升, 导 致全玻璃真空管太阳能集热器在国外比平板太阳能 集热器还要贵 因此,国外太阳能集热器市场格局并没有因全 玻璃真空管太阳能集热器引入而发生重大变化, 直 至今日平板太阳能集热器、热水器仍占主流地位, 继续稳步发展 我国平板太阳能集热器如何迈向新发展 我国平板太阳能集热器有2 0多年的生产、推广 应用经验 今天华南、 云南地区平板太阳能集热器、 热水器仍占据市场的主体地位,即使在北方地区也 有不少用户 近年来直插式全玻璃管真空管热水器在使用中 也暴露了不少问题 如炸管、 冻裂、 管内结垢和沉积 泥沙、 密封胶圈漏水、 冬眠等。

特别是大工程不能承 压运行直插式全玻璃管真空管热水器的这些问题 和缺陷使人们重新审视平板太阳能集热器,也为平 板太阳能集热器的发展带来了新的机遇 平板太阳能集热器的另一优势是易与建筑有机 结合, 且十分可靠 通过云南及北京九阳等一些公司 的示范, 这一优势已逐渐为建筑师、 建筑商所认同 我国平板太阳能集热器、热水器发展已显现新 的商机, 如能借鉴国外成功经验, 发挥自己的优势, 扬长避短, 一定能发展起来 一、 在冬季气候条件低于零度的地区, 一定要采 用防冻液-水二次换热 即使是自然循环家用平板太 阳能集热器中也应充防冻液, 热水箱内设置防冻液- 水二次换热器, 如简单的夹套水箱 热水工程使用泵 驱动防冻液在平板太阳能集热器及储热水箱的换热 器间循环换热从根本上解决平板太阳能集热器中 的水的冻结及集热器冻坏问题同时也从根本上解 决平板太阳能集热器中的水的结垢问题 二、要在提高平板太阳能集热器的热性能方面 下工夫,解决冬天热效率低的问题 有效的办法是: 采 用性能较高的选择性镀层吸热板达到高太阳光吸 收率(9 0 %) , 低红外发射率(6 %) , 并解决好管板热接 触 装备制造业的介入是解决这一问题的关键。

平板太阳能集热器玻璃盖板采用高透过率 (9 0 %) 钢化平板玻璃, 替代低透过率的普通窗玻璃 三、 改进平板太阳能集热器的密封、 背部保温, 提高其使用寿命, 优化边框设计, 以满足和建筑有机 结合的要求 四、 在完成上述工作的基础上, 进行实事求是的 宣传推广, 逐步改变平板太阳能集热器冬天冻坏、 热 效率低、 冬天不能用等看法 建立平板太阳能集热器 冬天冻不坏, 产出生活热水热效率高, 冬天也能用的 新观念 促进平板太阳能集热器市场健康发展 经过太阳能热水器行业和建筑业界的共同努 力, 我国平板太阳能集热器、 热水器一定会从受冷遇 迈向新的发展 作者单位: 北京欧科能太阳能科技有限公司 1 3 。