目前，國內(nèi)多家研究機構(gòu)和生產(chǎn)廠家均在開展用于平板型集熱器的高性能太陽能選擇性涂層生產(chǎn)工藝和設備研究。因此與國外在太陽能選擇性涂層方面的技術(shù)差距將會越來越小，這為國內(nèi)平板型集熱器技術(shù)的提升打下基礎。
平板型集熱器性能比較
關(guān)于平板型集熱器太陽能系統(tǒng)，業(yè)界存在一些誤解。其一是平板型集熱器太陽能系統(tǒng)四季全天候運行問題，很多人認為平板型集熱器太陽能系統(tǒng)不能在冬季運行，實際上這種觀點是錯誤的。目前，平板型集熱器太陽能系統(tǒng)一般采用回流排空技術(shù)，在北方地區(qū)可方便地解決集熱器過冬防凍問題，無集熱器凍壞的后顧之憂，并且可以解決夏季(或熱水負荷不匹配時)系統(tǒng)過熱問題，這一特點對太陽能采暖系統(tǒng)非常有利。此外，回流排空防過熱、防凍技術(shù)方案在荷蘭等歐洲國家也大量使用，是一種非常成熟的技術(shù)方案。
另一個誤解是平板型集熱器得熱量問題，很多人認為平板型集熱器太陽能熱水系統(tǒng)的得熱量(或產(chǎn)水量)要低于真空管集熱器熱水系統(tǒng)，實際檢測表明：采用黑鉻選擇涂層平板型集熱器熱水系統(tǒng)產(chǎn)水量要高于相同總面積的真空管集熱器熱水系統(tǒng)。
平板型太陽能尤其是新型高效平板，熱效率高，壽命長，減免維護，運行可靠，與建筑結(jié)合美觀，安裝靈活，不受限制，承壓運行，抗凍防垢，有融雪化霜功能，任何地區(qū)任何季節(jié)都可使用，實用性強，所以在國外發(fā)達地區(qū)成為主流產(chǎn)品。
一、國外平板型太陽能集熱器發(fā)展概況
平板型太陽能集熱器早在17世紀后期被發(fā)明，直至1960年以后才真正被深入研究并進入實際應用，可以說平板型太陽能集熱器是歷史上最早出現(xiàn)的太陽能集熱裝置。太陽能熱水技術(shù)是太陽能光熱利用中技術(shù)最成熟、實際應用最多并在經(jīng)濟上能與常規(guī)能源相競爭的一種可再生能源利用技術(shù)。
20世紀初，美國最先開始使用太陽能熱水器來獲取生活熱水。二戰(zhàn)后，以色列和澳大利亞等一些國家也相繼開展了研究、開發(fā)、生產(chǎn)和使用太陽能熱水器的工作。
1955年，國際太陽能利用會議第一次提出了選擇性涂層的概念，并研制成實用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展打下了基礎。1973年出現(xiàn)“能源危機”后，世界上形成了研究、開發(fā)、利用太陽能的熱潮。發(fā)展太陽能利用技術(shù)和產(chǎn)品以節(jié)約常規(guī)能源，受到了工業(yè)化國家政府的普遍重視。對太陽能熱利用技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，各國都給予了大力的支持和鼓勵。
1980年在聯(lián)合國新能源大會的籌備會上，聯(lián)合國的專家小組對太陽能熱水器的發(fā)展前途給予了肯定的評價。
1996年，在津巴布韋召開的聯(lián)合國世界太陽能高峰會議發(fā)表了《哈拉雷太陽能與持續(xù)發(fā)展宣言》，太陽能利用的研究開發(fā)在世界范圍內(nèi)形成了又一個熱潮。許多國家相繼制定了太陽能發(fā)展計劃。例如美國的“百萬屋頂計劃”，德國的“1000屋頂計劃”，意大利的“全國太陽能屋頂計劃”，日本的“七萬屋頂計劃”和 “太陽計劃”等。這些計劃的實施，有力地促進了世界各國太陽能利用的發(fā)展：澳大利亞政府規(guī)定，在其北部地區(qū)新建的房屋一定要設置太陽能熱水器，西澳大利亞已有25%的新住宅安裝了太陽能熱水器;日本現(xiàn)在每年安裝的太陽能熱水器約50萬臺，計劃以后家庭安裝太陽能熱水器的普及率超過25%;在丹麥，Marstal太陽能供熱廠為Aeroe島上1250戶居民提供了區(qū)域供熱。8000平方米的太陽能集熱器陣列與2100立方米的儲熱水箱相聯(lián)。6、 7、8月份可100%由太陽能供熱，全年能供給全區(qū)熱需求的12.5%;以色列政府制定了法規(guī)，要求新建住宅必須裝有太陽能熱水器，目前以色列已有65% 的住宅裝有太陽能熱水器，實現(xiàn)了太陽能熱水器與建筑一體化的住宅設計計劃;2003年，奧地利等歐洲國家、印度、中國、日本、澳大利亞及美國等21個國家的太陽能發(fā)展報告顯示出19822001年太陽能集熱器及熱水器的制造及銷售都有很大的發(fā)展。歐洲在2004年安裝的太陽能集熱器面積為1500萬平方米，截止到2010年已經(jīng)累計達到了1.0億平方米。大面積太陽能熱水系統(tǒng)的研究只是近十幾年的事。現(xiàn)實情況下其規(guī)模只小型家用太陽能熱水系統(tǒng)的20%30%。瑞典和德國已進行大面積屋頂集熱模塊的研制。它是作為建筑的一個構(gòu)件和建筑結(jié)合，以實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)和建筑的一體化，從而降低成本，提高建筑的整體性和美觀性。
二、國內(nèi)平板型太陽能集熱器發(fā)展概況
我國最早的太陽能熱水淋浴室在1958年建成。70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生了巨大的影響。1975年，在河南安陽召開的 “全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”，進一步推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。1979年在西安召開了重點在推廣和應用太陽能產(chǎn)品的第二屆全國太陽能會議。1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會后，我國政府制定了《中國21世紀議程》，進一步明確了以太陽能為重點的發(fā)展項目。1995年國家計委、國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》(19962010)，明確提出我國在19962010年新能源和可再生能源的發(fā)展目標、任務以及相應的對策和措施。
經(jīng)過20多年的研究和科技成果轉(zhuǎn)化，我國太陽能熱水技術(shù)已日趨成熟。太陽能熱水器以其安全、節(jié)能、環(huán)保和實用等優(yōu)點受到了廣大用戶的喜愛，太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)在一些地區(qū)已成為新的經(jīng)濟增長點。
根據(jù)傳熱工質(zhì)種類的不同，平板型太陽能集熱器可分為空氣集熱器和液體集熱器兩大類，目前大量使用的是液體集熱器。根據(jù)吸熱板芯使用材料的不同，平板型集熱器可分為鋼板鐵管、全銅、全鋁、銅鋁復合、不銹鋼、塑料及其它非金屬集熱器等;按結(jié)構(gòu)型式的不同可分為管板式、扁盒式、管翅式、熱管翅片式、蛇形管式集熱器以及帶平面反射鏡的集熱器和逆平板型集熱器等;按蓋板種類可分為單層或多層玻璃、玻璃鋼或高分子透明材料、透明隔熱材料蓋板集熱器等。目前，國內(nèi)外普遍使用的平板型集熱器是全銅集熱器和銅鋁復合集熱器。銅翅和銅管的結(jié)合，國外一般采用高頻焊，國內(nèi)以往采用介質(zhì)焊。1995年我國也研發(fā)成功了全銅高頻焊集熱器。80年代中期我國從加拿大引進銅鋁復合生產(chǎn)線，后經(jīng)過消化吸收，國內(nèi)現(xiàn)在已建成十幾條銅鋁復合生產(chǎn)線。
為了提高對太陽能的吸收，減少集熱器的熱損失，提高集熱器的整體效率，人們對用于太陽能集熱器的關(guān)鍵部件——太陽能集熱條(俗稱板芯)，特別是板芯所用的選擇性太陽能吸收涂層等持續(xù)進行了多年的研究，已取得了相當好的成果。現(xiàn)在，國內(nèi)已能生產(chǎn)高性能的TiNO系列選擇性光熱吸收涂層。另外，為了克服普通平板型太陽能集熱器的缺點，應用熱管的平板式太陽能集熱器和熱水器的研究開發(fā)，也取得了很好的結(jié)果。測試結(jié)果表明熱管的單向?qū)崽匦源蟠鬁p少了系統(tǒng)通過集熱器的熱損失。這種具有實際應用價值的熱管平板型集熱器對大規(guī)模集中供熱，特別是實現(xiàn)集熱器、熱水器與建筑的一體化，是非常有意義的。
在高效涂層、高透過率蓋板及密封保溫等高新技術(shù)的支持下，一大批具有優(yōu)異熱性能的平板型集熱器產(chǎn)品如模塊式太陽能集熱器、熱管平板式太陽能集熱器和熱水器等被生產(chǎn)出來，這對平板式太陽能集熱器進一步的發(fā)展及其規(guī)模應用起到了極大的促進作用。
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