提高平板型太阳热水器产品性能扩大平板型太阳热水器市场份额

    1 太阳热水器及其现状

    近10多年来，我国太阳热水器产业迅猛发展。我国已经成为太阳热水器的生产和销售大国，年销售量和累计拥有量都居世界第1位。我国的太阳热水器有真空管热水器、平板型热水器和闷晒型热水器等几大类。

    在太阳热水器国际市场上，平板型热水器始终是主导产品。然而，近年来我国平板型太阳热水器的产量逐年减少，平板型太阳热水器产品的市场份额不断下降，这与当前世界太阳热水器产品的市场的主流形成了鲜明的反差。这是因为我国的太阳热水器产业没有与国际接轨，在平板型太阳热水器技术上与国际先进水平存在较大的差距。我国绝大多数太阳热水器都采用非承压的贮水箱，利用落水法获取热水；国外的太阳热水器从使用的舒适性、安全性、易操作性等方同出发，普遍采用承压的贮水箱，利用顶水法获取热水。许多发达国家的太阳热水器采用分离式强制循环运行方式，虽然也有一些国家（如希腊、韩国、以色列等）跟我国一样，也大多数采用紧凑式自然循环系统，但是几乎无一不是采用承压贮水箱并利用顶水法获取热水的。由于人们总是希望在洗浴时热水犹如自来水那样喷淋，还担心辅助电加热器因贮水箱内的水位降低而出现干烧的现象，因而，采用承压贮水箱和使用顶水法取热水已是对太阳热水器的一条基本要求，这样的太阳热水器才能与电热水器、燃气热水器等产品竞争。

    我国绝大多数太阳热水器和太阳热水系统都采用单循环运行方式，即集热器内被加热的水直接进入贮水箱；国外的太阳热水器和太阳热水系统普遍采用双循环运行方式，即集热器内被加热的是传热工质，再经过换热器去加热贮水箱内的水。单循环系统虽然可以降低太阳热水器的成本，但对于硬水质地区来说，难以避免在集热器的通道内或者在真空管内部积聚水垢 ，从而降低太阳热水器的热性能，严重时还会将集热器的通道堵塞；在寒冷的冬季，单循环系统还难以避免集热器内的水结冰而导致吸热体破裂。因此，将集热器回路与生活热水回路分开是对太阳热水器的另一条基本要求。

    2 平板型太阳热水器的主要技术优势

    我们不难看出，平板型太阳热水器是非常适合采用顶水法取热水和双循环运行的，因为平板型太阳热水器具有以下技术优势。

   （1）承压性能好
    平板型太阳集热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，由于集热器和连接件都可以承受自来水和循环泵的压力，因此可构成承压的太阳热水器或热水系统。与此相反，那种将全玻璃真空管直接插入贮水箱的太阳热水器，由于水直接接触玻璃管，而且真空管与贮水箱的连接又采用橡胶零件，因而这种太阳热水器不能承受较高压力。
   （2）最适用于双循环的运行系统
    平板型太阳集热器的吸热板有清晰的流体通道，传热工质可以在集热器与贮水箱内的换热器之间顺利地流动，然后再通过换热器去加热贮水箱内的水，由此构成的双循环太阳热水器。与此相反，全玻璃真空管太阳热水器，无法实现双循环系统。
   （3）最有利于太阳热水器与建筑一体化
    实现太阳热水器与建筑一体化，是太阳热水器产业发展的必然趋势，也是太阳热水器技术发展的主要方向。无论从整体外型、结构强度、产品性能，还是从安装调试、维护保养、运行寿命等方面考虑，以平板型太阳集热器为主体的太阳热水器和热水系统，都是最适合实现太阳能与建筑相结合的，也是最受建筑设计师欢迎的产品。从实现太阳热水器与建筑一体化的前景上看，全玻璃真空管太阳热水器显然是无法跟平板型太阳热水器相抗衡的。

    目前，国内的太阳能界存在一种误解。有些人认为，真空管热水器的热效率总是比平板型热水器的热效率高，所以不管什么地方都是以使用真空管热水器为好；还有人认为平板型热水器是第1代产品，真空管热水器是第2代产品，第2代产品要替代第1代产品。其实这些看法都是缺乏科学依据的。理论分析和实际应用都证明：在我国绝大部分地区的春、夏、秋3季，平板型热水器的热效率都比真空管热水器的热效率高；即使在冬季，我国相当一部分地区的平板型热水器的热效率仍然不比真空管热水器的热效率低，其原因主要有两个：一是在采光面积相同的情况下，平板型太阳集热器的吸热体面积要比真空管太阳集热器的吸热体面积大；二是在太阳热水器的运行温度范围内，平板型太阳集热器的瞬时效率不比真空管太阳集热器的瞬时效率低。正是因为这些原因，国外90%以上的太阳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、瑞典等北欧国家也不例外。

    3 努力提高平板型太阳热水器产品性能与质量

    既然平板型太阳热水器具有一定的技术优势，那么为何在我国各类太阳热水器产品中，它的市场份额却是逐年下降呢？其原因当然可以从多方面来分析。首先应当承认我国平板型太阳集热器技术在近10多年中没有长足的进步，产品的性能与质量不能令人满意，基本上仍停留在上世纪80年代的水平。

    为了让更多的消费者认识和接受平板型太阳热水器，我们一定要树立信心，急起直追，通力合作，研究开发出高性能的平板型太阳集热器，不断提高平板型太阳热水器的产品质量，大力宣传平板型热水器的技术优势及其在国际太阳能利用中的地位，力争在较短的时期内使我国平板型太阳热水器的市场份额有明显的上升。

    针对如何提高平板型太阳集热器产品性能与质量的问题，笔者提出以下意见，仅供太阳能界同仁参考。

    1、重视集热器吸热板的优化设计，综合考虑材料、厚度、管径、管间距、管与板连接方式等因素对热性能的影响，以提高吸热板的翅片效率。
    2、完善和提高吸热板加工工艺，将管与板之间或者不同材料之间的结合热阻降低到可以忽略的程度，以提高集热器的效率因子。
    3、研究开发适用于平板型太阳集热器的选择性吸收涂层，使其具有高吸收率、低发射率、强耐候性，将吸热板的辐射换热损失降到最低程度。
    4、重视透明盖板与吸热板间距的优化设计，保证集热器边框加工及组装的严密性，将集热器内的空气对流换热损失降到最低程度。
    5、选用导热系数低的保温材料作为集热器背部和四周的隔热体，保证足够的厚度，将集热器的传导换热损失降到最低程度。
    6、选用高透射比的盖板玻璃。在条件成熟时，联合玻璃行业，专门生产适用于太阳集热器的低铁平板玻璃。
    7、在有条件的情况下，建议研究开发适用于太阳集热器的减反射涂层，尽可能提高透明盖板的透射比。
　　8、在寒冷地区使用的太阳集热器，建议采用双层透明盖板或透明蜂窝隔热材料，尽可能地抑制透明盖板与吸热板之间的对流换热和辐射换热损失。
    9、提高吸热板的加工质量，确保集热器可以经受耐压、闷晒和内通水热冲击等各项试验的考验。
提高集热器部件的材料质量、加工质量及组装质量，确保集热器可以经受淋雨、空晒、强度、刚度和外淋水热冲击等各项试验的考验。
    10、提高集热器部件的材料质量、加工质量及组装质量，确保集热器可以经受雨淋、空晒、强度、钢度和外淋水热冲击等各项试验的考验。
　　11、建议选用钢化玻璃作为透明盖板，确保集热器可以经受防冰雹试验（透明盖板耐冲试验）的考验。
    12、选择高质量的材料及工艺，用于吸热体、隔热体、涂层、壳体等各个部件，确保集热器有令消费者满意的外观。

    结语

    我们在为中国已成为世界太阳热水器生产和销售大国而自豪的同时，应当清醒地认识到我国太阳热水器技术与国际先进出口水平还存在相当大的差距，应采取各种切实措施，努力缩小差距。只有这样，我国的太阳热水器产品才能参与国际市场竞争，我国的太阳热水器产业才能真正与国际接轨。
    平板型太阳热水器具有诸多技术优势，大力推广使用平板型太阳热水器是缩小我国与国际先进水平的差距的一条重要途径。我们一定要不断提高平板型太阳热水器的技术水平和产品质量，争取用较短的时间使平板型太阳热水器的市场份额有明显的上升。