國外平板太陽能熱水器發(fā)展趨勢及特點(diǎn)

　　隨著哥本哈根氣候大會結(jié)束，所謂“后哥本哈根時代”已經(jīng)開始，我國太陽能與建筑一體化的進(jìn)程在大踏步加快。按照住建部的部署，2010年要全面推進(jìn)建筑節(jié)能工作，以節(jié)能減排和應(yīng)對氣候變化為重點(diǎn)，提出“要以綠色建筑評價標(biāo)識為切入點(diǎn)，加快完善綠色評價標(biāo)準(zhǔn)體系，健全評價機(jī)制，推行綠色評價標(biāo)識制度”。在這種情況下，推進(jìn)太陽能平板集熱器在建筑中更加廣泛的應(yīng)用就具有重大意義。為此筆者歸納了一些國外太陽能熱水器發(fā)展的特點(diǎn)，以便大家參考。

　　1.平板集熱器使用鋁材增多

　　傳統(tǒng)平板太陽能的集熱板基材基本上使用銅材，主要是因?yàn)殂~的導(dǎo)熱性好，但銅材的成本高，為降低成本，越來越多的廠家逐漸用鋁材來替代銅材。在2008年，歐洲市場上大約有30%的平板集熱器使用鋁材。

　　很多人認(rèn)為“鋁代銅”可能會降低平板集熱器的熱效率，但事實(shí)并非如此。我們都知道，管板式集熱器的銅管是用超聲波焊接在涂覆有選擇性涂層的銅翅片的吸熱板上，熱量通過吸熱板與銅管的焊縫傳遞進(jìn)入管里的液體。由于接觸面積有限，所以熱效率并不很高。德國的Schuco International 公司2009年研發(fā)出一種新型集熱器，他們把銅管做成扁平狀的，然后焊接在鋁的吸熱版上，這樣就增大了銅管與吸熱板的接觸面積，不但提高了熱效率，而且降低了成本。

　　也有一種吸熱板全部使用鋁材，兩塊鋁板通過熱合技術(shù)融在一起，中間是流道，流道之間的距離變小，不僅增大了吸收傳遞熱量的面積，而且沒有焊點(diǎn)，質(zhì)量更有保證。

　　目前，國內(nèi)市場上平板集熱器主要是管板式。由于管板式的熱效率偏低，使得平板太陽能熱水器在國內(nèi)的推廣受阻，真空管集熱器成為市場主流。但是近年來情況發(fā)生變化，一方面國家大力倡導(dǎo)節(jié)能、環(huán)保，而高層建筑安裝真空管集熱器受限，且玻璃管的安全性不高，使得平板太陽能熱水器再次受到市場關(guān)注。

　　2009年年底，國內(nèi)也有太陽能熱水器制造公司推出一種“整體密封成型集熱器”，所采用的吸熱板就是上面所說的那種全鋁板集熱器。它的特點(diǎn)是玻璃板和吸熱板放在模具內(nèi)、通過注入高密度保溫材料一次發(fā)泡成型，使玻璃板和吸熱面板緊密結(jié)合形成“悶化腔”，不僅密封性好，降低了外部水汽進(jìn)入集熱器內(nèi)部而影響吸熱板的吸收陽光效率的可能性，而且阻止了平板集熱器內(nèi)外之間的空氣對流，減少了熱量損失，提高了集熱器得熱率。

　　2.水箱體積變大

　　目前有一種趨勢，就是太陽能熱水器的水箱變得越來越大。原因之一是太陽能與熱泵結(jié)合需要較大儲水性能，使得水箱變大；另外是集熱器規(guī)格也在逐漸變大，同樣導(dǎo)致水箱體積增加。

　　3.控制系統(tǒng)趨于集成化

　　現(xiàn)在，具有輕便、集成化設(shè)計(jì)特點(diǎn)、保溫隔熱外殼、功能上也更加完善的太陽能工作站，在太陽能熱水器上得到廣泛應(yīng)用。

　　使用太陽能工作站的好處是顯而易見的：由于管接件和和閥門等配件在工廠就已組裝好，大大節(jié)約了現(xiàn)場安裝時間，而且可以保證接頭之間的密封性，減少了接頭漏水率。很多廠家發(fā)現(xiàn)其中的商機(jī)，一些原來單純做某種配件的廠家，逐漸開始轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)生產(chǎn)太陽能工作站，有利于推動行業(yè)發(fā)展。

　　4.泵

　　分體承壓太陽能熱水器的運(yùn)行是離不開泵的。但由于泵在工作過程中會消耗電能，所以一些廠家研發(fā)出專門使用在太陽能熱水器上的泵。像德國的Wilo,Laing 等公司生產(chǎn)出一種耗電很少的太陽能熱水器專用泵。瑞士的Taconova GmbH 公司的太陽能熱水器，它的水泵工作消耗的能量是由太陽能系統(tǒng)直接提供的，在系統(tǒng)中裝有能夠提供20-25W能量的PV板，當(dāng)太陽光照能夠產(chǎn)生2W的能量時，泵開始慢慢工作，隨著光照強(qiáng)度增大，泵循環(huán)速度自動加快，這樣就不需要使用太陽能溫差控制儀。

　　不過也有人懷疑，這些節(jié)能泵是否能被市場所歡迎，因其價格比較高，所節(jié)約的電能很難抵平成本。

　　5.太陽能與熱泵結(jié)合

　　應(yīng)該說，太陽能與熱泵的結(jié)合早已出現(xiàn)了，但應(yīng)用范圍不大。近年來，尤其是2008以來，由于技術(shù)改進(jìn)以及市場需求，這種太陽能與熱泵結(jié)合的產(chǎn)品在市場上開始活躍。從節(jié)能的角度出發(fā)，這種產(chǎn)品一方面提高了熱泵效率，尤其是在夏季；另一方面，熱泵又補(bǔ)充了太陽能在冬季、陰雨天以及光照不充足等情況時效率低的缺陷。

　　太陽能與熱泵結(jié)合的方式可分為兩種系統(tǒng)，一種是分離式系統(tǒng)，就是通過太陽能和熱泵兩個加熱系統(tǒng)共用一個水箱而結(jié)合在一起；另外一種完全結(jié)合，通過控制系統(tǒng)，使太陽能和熱泵兩個加熱系統(tǒng)各自發(fā)揮優(yōu)勢，提高熱效率。

　　第一種結(jié)合形式比較簡單，太陽能系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，互不影響，各自產(chǎn)生的熱水共同儲存在同一個儲水箱。這種系統(tǒng)主要適用于已經(jīng)安裝了太陽能系統(tǒng)的用戶。

　　第二種結(jié)合就是完全結(jié)合，又有不同類型。

　　西班牙Solar PST 公司的系統(tǒng)是典型形式之一：工作原理與空調(diào)相似，集熱器流道內(nèi)填充冷媒介質(zhì)，集熱板把吸收的熱能傳遞給流道里的冷媒介質(zhì)，冷媒介質(zhì)吸收熱能后，流到壓縮機(jī)里，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮，變成高溫高壓氣體；這種高溫高壓氣體通過水箱里換熱器把能量傳遞給水，介質(zhì)本身因放熱而變成液體，繼續(xù)流動到集熱板里再次吸收熱量，就這樣反復(fù)循環(huán)。

　　還有一種結(jié)合，就是通過控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合：如果集熱器溫度能夠達(dá)到設(shè)定溫度（比如40℃），就直接使用太陽能作為熱源。如果集熱器溫度低于設(shè)定溫度，集熱器先把低溫水傳遞給熱泵，熱泵再把它加熱到需要的溫度。熱泵通過二次加熱經(jīng)過太陽能集熱器預(yù)熱的水，減少了電能消耗。與熱泵直接加熱相比，每升高1℃就可以節(jié)約2%左右的電能，這樣就提高了能源使用效率。

　　（責(zé)編 朱禹韜）