平板太陽(yáng)能集熱器的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展淺析

平板太陽(yáng)能集熱器的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展淺析摘要：本文綜述了平板型太陽(yáng)能集熱器的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)平板型太陽(yáng)能集熱器的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)進(jìn)行了分析，并分析了平板型太陽(yáng)能集熱器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和有待解決的問(wèn)題，展望了平板型太陽(yáng)能集熱器的市場(chǎng)前景。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能，平板集熱器，建筑一體化0引言我國(guó)擁有全球最大的太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）生產(chǎn)能力，也是全球最大的太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）的應(yīng)用市場(chǎng)。根據(jù)我國(guó)的可再生能源發(fā)展規(guī)劃，2020年太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）的安裝量將達(dá)到3億m2，每千人擁有量為203m2[1]。目前，隨著世界能源價(jià)格的不斷上漲和全世界環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，面對(duì)嚴(yán)峻的節(jié)能減排形勢(shì)，我國(guó)正在加速發(fā)展和利用可再生能源，太陽(yáng)能技術(shù)和產(chǎn)品的進(jìn)步以及太陽(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合技術(shù)的發(fā)展，將使太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。1國(guó)內(nèi)外平板集熱器的發(fā)展概述1.1我國(guó)平板集熱器發(fā)展現(xiàn)狀平板集熱器早在17世紀(jì)后期就被發(fā)明，是歷史上最早出現(xiàn)的太陽(yáng)能集熱裝置。盡管如此，但直到1960年以后它才真正被深入研究并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。在我國(guó)的太陽(yáng)能光熱應(yīng)用中，平板集熱器也是最早得到應(yīng)用的產(chǎn)品，而且一度發(fā)展得很快。但由于初期產(chǎn)品技術(shù)和結(jié)構(gòu)的缺陷，使得平板集熱器從上世紀(jì)80年代的市場(chǎng)統(tǒng)治地位逐步下滑到12%左右的市場(chǎng)份額。首先，作為集熱器核心部件的太陽(yáng)能吸熱材料的光熱轉(zhuǎn)換效率低，直接導(dǎo)致了太陽(yáng)能集熱器效率的低下；其次，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，這種集熱器組成的熱水器平均熱損系數(shù)較大，從而導(dǎo)致熱水器的整體熱效率不高；另外，我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）基本上都采用直接加熱太陽(yáng)能集熱器中水的方法。如果集熱器中的水一旦凍結(jié)將直接影響集熱器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致集熱管的漲裂。而隨后發(fā)展起來(lái)的真空管太陽(yáng)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)冰或不凍壞而受到了市場(chǎng)的歡迎。同時(shí)，由于全玻璃真空管技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使其成本大幅度降低，生產(chǎn)企業(yè)迅速增加，促進(jìn)了全玻璃真空管型太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)的迅速擴(kuò)大。另外，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(yáng)能熱水器的產(chǎn)品。其主要理由是真空絕熱，這一宣傳極易為我國(guó)大眾接受。因此，目前家用熱水器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)格局是由于產(chǎn)品的特點(diǎn)和價(jià)格等因素形成的，可以預(yù)見(jiàn)在家用熱水器中低端市場(chǎng)中全玻璃真空管熱水器仍將占據(jù)主流。目前，隨著太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)的不斷成熟，以及人們對(duì)于太陽(yáng)能光熱產(chǎn)品的要求不斷提高，特別是太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)的提出，平板集熱器的優(yōu)勢(shì)日漸突出，其市場(chǎng)份額在近兩年中也在逐步上升。1.2國(guó)外平板集熱器的發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)霍志臣、羅振濤對(duì)歐洲15個(gè)國(guó)家、美洲2個(gè)國(guó)家、大洋洲1個(gè)國(guó)家、亞洲3個(gè)國(guó)家(21個(gè)國(guó)家)的統(tǒng)計(jì)，國(guó)外生產(chǎn)平板式太陽(yáng)能熱水器的廠家(含經(jīng)銷(xiāo)商)共401家,占企業(yè)總數(shù)的92.61%;真空管太陽(yáng)熱水器12家,占企業(yè)總數(shù)的2.77%;簡(jiǎn)易太陽(yáng)能集熱器20家,占企業(yè)總數(shù)的4.62%。顯然,平板型太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其它產(chǎn)品類(lèi)型企業(yè)數(shù)量。國(guó)外市場(chǎng)中，2003年平板太陽(yáng)能熱水器占市場(chǎng)銷(xiāo)售份額的94.88%,真空管太陽(yáng)能熱水器占2.46%。究其原因主要是國(guó)外太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的不同，國(guó)外系統(tǒng)一般采用間接式系統(tǒng)、分體式系統(tǒng)和閉式承壓系統(tǒng)，這類(lèi)系統(tǒng)的初期投資一般較高，但系統(tǒng)可靠、維護(hù)成本低、水質(zhì)不會(huì)污染和系統(tǒng)壽命長(zhǎng)。針對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)，平板集熱器體現(xiàn)出其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：第一，國(guó)外太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的不同。國(guó)外系統(tǒng)一般采用間接系統(tǒng)、分體式系統(tǒng)和閉式承壓系統(tǒng)，有些發(fā)達(dá)國(guó)家太陽(yáng)能熱水器基本上都是雙回路承壓型分體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)系統(tǒng)一般初投資高，但系統(tǒng)可靠、維護(hù)成本低、水質(zhì)不會(huì)污染和系統(tǒng)壽命長(zhǎng)。第二，國(guó)外平板太陽(yáng)能集熱器采用高吸收率及低發(fā)射率的可選擇涂層。國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是歐洲，平板集熱器所使用的選擇性吸收涂層主要有兩種方法，其一是采用真空鍍膜技術(shù)，其二是采用卷繞式連續(xù)鍍膜方式。即使是濕法鍍膜也采用連續(xù)鍍膜工藝，產(chǎn)品的光學(xué)性能及耐候性都很理想。真空鍍膜技術(shù)生產(chǎn)工藝不存在污染問(wèn)題，涂層光學(xué)性能優(yōu)良，但連續(xù)化生產(chǎn)線投資較大，涂層生產(chǎn)成本較高，北京融德綠能科技有限公司生產(chǎn)的平板集熱器板芯涂層就是采用這種工藝生產(chǎn)加工的。濕法鍍膜技術(shù)采用電化學(xué)方法生產(chǎn)，涂層（如黑鉻涂層）連續(xù)化生產(chǎn)線投資較小，涂層具有優(yōu)良的光學(xué)性能而且也具有非常優(yōu)異的耐熱耐濕耐候性能，也是一種性價(jià)比較高的太陽(yáng)能選擇性涂層。第三，平板集熱器最有利于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器與建筑相結(jié)合[3]。實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器與建筑相結(jié)合是太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。以平板集熱器為主體的家用太陽(yáng)能熱水器和公用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，無(wú)論從整體外形、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還是從安裝調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)等各個(gè)角度考慮，平板集熱器都是最適合實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合，因而也是最受建筑設(shè)計(jì)師歡迎的產(chǎn)品。第四，國(guó)外平板太陽(yáng)能熱水產(chǎn)品的產(chǎn)品熱性能好，系統(tǒng)安全可靠，有效采光面積大。平板太陽(yáng)能集熱器在國(guó)外的研發(fā)已有多年，其產(chǎn)品的熱性能已接近真空管太陽(yáng)能集熱器。第五，國(guó)外平板太陽(yáng)能熱水產(chǎn)品材料的可再生利用率高。平板太陽(yáng)能集熱器材料以銅、鋁或符合材料為主，回收利用率高。第六，

平板集熱器多以銅鋁等金屬材料為主，其產(chǎn)品材料的回收利用率高。第七，

產(chǎn)品熱性能好。平板集熱器在國(guó)外已研發(fā)多年，其產(chǎn)品熱性能已等同或超過(guò)全玻璃真空管集熱器。因此，國(guó)外太陽(yáng)能集熱器市場(chǎng)格局并沒(méi)有因全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的引入而發(fā)生重大變化，直至今日平板太陽(yáng)能集熱器、熱水器仍占主流地位，并且繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展。2平板集熱器的發(fā)展前景及技術(shù)革新方向平板集熱器在我國(guó)已有20多年的生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在，平板集熱器和熱水器在華南大部分地區(qū)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(lái)由于使用中出現(xiàn)炸管、凍裂、管內(nèi)結(jié)垢和泥沙沉積、密封膠圈漏水以及熱水工程不能承壓運(yùn)行等問(wèn)題，直插式全玻璃真空管集熱器在實(shí)際使用中受到了限制。于是，平板集熱器得到了一個(gè)新的發(fā)展機(jī)會(huì)。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，平板集熱器及熱水器的高效涂層、高透過(guò)率蓋板及密封保溫等技術(shù)已達(dá)到較高的水平，產(chǎn)品的性能大幅提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也在進(jìn)一步增強(qiáng)。我國(guó)平板太陽(yáng)能集熱器、熱水器的發(fā)展已呈現(xiàn)出誘人的前景。平板太陽(yáng)能集熱器的優(yōu)勢(shì)是易與建筑有機(jī)結(jié)合，且十分可靠，同時(shí)，平板集熱器還能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)物的屋頂和屋面，顯著降低成本[4]。這一優(yōu)勢(shì)也已逐漸為建筑師、建筑商所認(rèn)同。我國(guó)平板太陽(yáng)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，進(jìn)行實(shí)事求是的宣傳推廣，平板集熱器一定能發(fā)展起來(lái)。這對(duì)于完成我國(guó)的可再生能源規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排的階段性目標(biāo)，有著非常重要的意義。平板太陽(yáng)能集熱器關(guān)鍵技術(shù)革新方向第一，應(yīng)針對(duì)平板型集熱器研發(fā)新型保溫材料，改進(jìn)生產(chǎn)工藝,在各個(gè)環(huán)節(jié)控制散熱，采用多重保溫處理技術(shù)使太陽(yáng)能系統(tǒng)更加穩(wěn)定，免去客戶在使用其他太陽(yáng)能熱水產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生的系統(tǒng)不穩(wěn)定等后顧之憂。第二，平板太陽(yáng)能生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)學(xué)習(xí)借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)加工工藝，結(jié)合自身特點(diǎn)，勇于不斷創(chuàng)新，采用高吸收率低發(fā)射率的太陽(yáng)能集熱板芯鍍膜技術(shù)，從而提高平板集熱器的集熱效率。第三，采用高透過(guò)率低反射率的新型玻璃蓋板，使采光效率更高。采用高效低鐵玻璃，可見(jiàn)光直透率高達(dá)94％，太陽(yáng)光直透率高達(dá)91.5％。第四，采用先進(jìn)防水處理，將集熱器玻璃蓋板與集熱器邊框?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫隙緊密結(jié)合，有效的防止雨水的滲透對(duì)集熱器的影響。第五，采用先進(jìn)的加工設(shè)備并不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝，在保證集熱產(chǎn)品質(zhì)量的前提下減少生產(chǎn)運(yùn)行成本。3結(jié)論平板型太陽(yáng)集熱器和熱水器在太陽(yáng)能光熱利用中，特別是在應(yīng)對(duì)世界環(huán)境和完成節(jié)能減排的指標(biāo)中有著極大的優(yōu)勢(shì)。隨著社會(huì)和技術(shù)的不斷進(jìn)步,在太陽(yáng)能與建筑一體化方面,平板型太陽(yáng)能熱水器近年來(lái)已取得了較大的技術(shù)進(jìn)步。居民生活水平的提高也使得開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)高品質(zhì)的太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品成為今后的發(fā)展方向。我們也相信，通過(guò)我們的不斷努力，將會(huì)把制約我國(guó)平板太陽(yáng)能產(chǎn)品的幾大問(wèn)題逐一攻克。隨著平板型太陽(yáng)能集熱器和熱水器技術(shù)水平的提高，平板型太陽(yáng)能集熱器和熱水器將會(huì)獲得更大的發(fā)展,在市場(chǎng)中所占的份額也將不斷增加。

參考文獻(xiàn)：[1]胡潤(rùn)青,李俊峰.全球太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及啟示.太陽(yáng)能.2007（2）：8-11.[2]Z.CHuo,Z.TLUO.Developingsituationofflat-platesolarwaterheaterindomesticandabroa