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太阳能热水器前景好,市场仍需规范

时间:2013-05-08 14:44来源:未知 作者:admin 点击:
我们过去所说的闷晒式太阳能热 水 器, 实际上是一种概念上的节能式热水器,其基本组成是一个或几个表面涂黑的盛水容器,背靠太阳光的面加上保温层,向阳的一面则用透明盖板封闭。当有阳光时,黑 体容器就吸收阳光,使阳光内的红外部分加热容器内的水。无阳

  我们过去所说的闷晒式太阳能热器, 实际上是一种概念上的节能式热水器,其基本组成是一个或几个表面涂黑的盛水容器,背靠太阳光的面加上保温层,向阳的一面则用透明盖板封闭。当有阳光时,黑 体容器就吸收阳光,使阳光内的红外部分加热容器内的水。无阳光时,容器内被加热的水,就得靠容器外的保温层或静止空气层暂时保温了。因为盛水容器表面的黑 色涂料发射率很高,并且保温层保温效果也不好,这种闷晒式太阳能热水器通常一年最多只能使用两季。在此基础上发展起来的自然 循环管式太阳能热水器,一年使用时间也不过三季,而冬季就需要用辅助电加热或燃气加热器内的水了。这样一来,太阳能热水器根本谈不上节能。

太阳能热水器

  现在我们所说的太阳能热水器,其性能和用途同以前相比就大不一样了。单从性能来讲,集热器采用了热管真空管。这样,就大大增加了太阳能热水器的加热效率。 热管,就是在集热器内充装适量的低沸点工质(戊烷工质的配比,一般是正戊烷60%,异戊烷40%)。在阳光作用下工质在集热器内相变蒸发成气体。该气体沿 密封管竖直向上进入换热器内,遇冷水气体冷凝并将其潜热传给周围的水,冷凝后的工质在重力作用下,向下返回到集热器中,然后工质重量循环,最终将水加热。 热管在运行中,利用了工质蒸发冷凝使热技术即工质显热与潜热的传递方式,热效率较高,节能明显。真空管是闷晒式太阳能热水器贮水箱被盖板包裹而成,并将两 体之间抽空所得。其实它更像一个拉长的暖瓶内胆,在内管的外表面沉积了选择性吸收涂层,用来吸收太阳光加热内管中的传热流体。涂层的选择性是指它自身热辐 射损耗降得极低,而它对太阳能的吸收率却极高。内外玻璃夹层的真空使气体的对流与传导热损降到极小。

 

  太阳能靠光热转换不但能加热容器内的水,还能用晶体硅组片直接进行光电转换发电,即所谓的光伏发电系统。目前,它的最大光电转换率为17%,而我国科技人 员在实验内的微晶光电转率为22%。近两年,利用空气源加热贮容器内的水相比直接电加热是一种辅助节能的好方法,它主要是利用热管内工质相变潜能的传递, 从低温空气中吸取一定热量,通过压缩机将其位能提高后,向相对高温的水集合热量的过程。这样做,比直接用电热加热能节电1/3,可见发展前景不错。可是, 空气源热泵热与太阳能热水器的集热方式不一样。

  未来太阳能产品的发展,笔者个人的看法,应向着美观环保、长效节能、节水低成本方向发展。美观环保,就是在室外工作的太阳能热水器与整体建筑结合起来,而不能损坏建筑体本身甚至污染建筑表面,如果增加建筑上的太阳能热水器是画龙点睛的话,那就更好了。
 

  随着我国自来水资源的逐渐短缺,设计太阳能热水器时,必须考虑它的节水作用。它的热水管子长,要考虑到线路流动时的水损失,热气蒸发时的水损失,管件接头处的跑、冒、滴、漏损失等因素。在太阳能热水器中的集热器与贮水箱之间,最好是使用除水以外的其他工质来传递热能。

由此可见,要想达到这个目标,首先就得使用高科技方法,开发出新技术、新材料,并尽快应用到太阳能产品中去。就拿现在的太阳能热水器来说,一年中有 多少时间能够使用,必须听从“老天爷”的。集热器晚上不能工作,阴天不能工作,气温太低时不能工作。这样,它经常因气候原因放假修养。停用时间太久,集热 器内就会锈蚀或结垢,产生“太阳能病毒”。所以,太阳能热水器有规律地使用是人们生活的需要,也是保持太阳能热水器自身性能的需要。那么,未来的太阳能热 水器怎样随人们的需要而工作呢?这就是增强它自身的贮热功能。太阳能贮水箱(即贮热器)在室外不利于它的保温,分体安装太阳能热水器比较好,即把集热器安 装在室外,而将贮水箱放在室内。

  如果一个星期或更长时间天空中没有阳光怎么办,人们只能考虑集热和贮能的其他方式了。首先设想用光伏电源,把多晶硅或单晶硅结合到大口径真空管内,让它一 管两用。当这种真空管受到阳光照射时,其红外线部分进行光热转换同时,其他光线粒子流就能使硅片进行光电转换,然后,把转换后的电能存在蓄电池内,待太阳 能贮水器内水温降低后,再进行电热逆转换,以提升贮水器内的水温。但是,这种靠太阳能集热器与集电器结合的真空管,还是受“老天爷”的制约。
 

当太阳能贮水器内的热量和蓄电池的电量因长时间使用而耗尽时,真空管受恶劣天气影响又不能工作,这时就要考虑利用风能发电或发热的方法。风能发电要 求技术和设备比较高,这里我们先不考虑用它。如果用风轮发热技术还是可能的,即借助于风力吹动风轮转动,轮轴另一端的磁力发热片通过热管,把热量传递到另 一端的水,其中被加热的水被循环送到室内的贮水箱内。


  另外,天气还有一种特别情况,室外既无阳光又无风力。那么,真空管和风轮加热装置(包括光热、光电和风能转换装置)就不能正常工作了。这时,我们可以考虑 用室内健身器(如轮骑机)加热贮水箱内的水,或直接发电充实蓄电池。这些,同风轮磁力片发热,发电方式相似,这里不在重述。

  综上所述,要想高效率地使用太阳能热水器,就必须考虑到室外有无阳光这个因素。根据气象部门统计,天气的晴与阴短期内规律性并不强。而将全年作为一周期统 计,其规律性就有数据可寻了。天气的这种长期有序、短期无序的状况,对我们研制新太阳能热水器提出了更高的要求。由于太阳能热水器的阳光不确定性,我们除 了利用其它无偿能源给太阳能热水器补充热量外,还要兼顾到它自身的保温性。因此,太阳能热水器除了用现在的聚氨酯整体发泡外,还要研制出其它的保温性能更 好的材料来,以减小其在无阳光和低温环境下的散热系数。这样,就能保证太阳能热水器的使用效率,从而使它更好地为人们服务。

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