国内平板太阳能集热器发展可选方向

三个国内平板太阳能集热器发展可选方向

摘要：本文将陈述平板太阳能集热器的使用情况，并从个人角度给出平板集热器可能的发展方向的预估。

关键词：平板太阳能集热器发展方向

自平板太阳能集热器各部件：磁控溅射吸热板面、高透钢化玻璃盖板等，性能的完善和产能的提升，平板太阳能集热器在近阶段也完成了广泛推广，而随着激光领域、门窗加工领域、空调领域对平板太阳能集热器加工生产的推动作用，平板太阳能集热器的生产已经脱离了全手工作业，基本实现了自动化、规模化生产。而在平板太阳能集热器得到前所未有的发展的同时，在近两年的使用过程中，依然出现了使用阻力。

平板太阳能集热器发展迅速，产品更新日新月异，生产线自动化程度越来越高。这些都代表着，平板太阳能集热器将面临着一个较大的发展空间。但是在迅速的发展过程中，也有部分产品降低产品品质来降低成本，预示着平板太阳能集热器的发展也将面临着类似于真空管集热器的一次规范化的洗牌。如何抓住平板太阳能集热器的发展前景，在洗牌过程中脱颖而出，不被时代抛弃？现将个人观点陈列出来，仅供各位行业同仁参考指导。

1．高密封性能平板太阳能集热器

对比国内外平板太阳能集热器，重点差别在于使用过程中出现的较大批量问题诸如：进水、水雾、渗水、腐蚀、膜层变质、衰减严重等。这些问题基本都来自于平板的密封性。

平板太阳能集热器本身存在一定的内部空间，此空间并非真空状态，内有大量的气体充斥。在阳光照射到平板吸热膜层，整个平板内部温度升高，在此过程中，气体因温度升高而出现膨胀现象，而导致压强变大，平板太阳能集热器的密封性不好的情况下，内部气体将在漏气部分排出。而到了晚上，平板内部温度下降，压强逐渐减小，外界环境的气体进入平板太阳能集热器内部，此时的气体存在一定的湿度，当温度降低到一定程度后，气体的水蒸气含量高于饱和蒸汽压后，水汽将会凝结，附着在玻璃盖板、吸热板、边框、保温层上。周而复始，平板内的水将会越来越多，将会形成盖板透光率下降、保温材料变质、吸热涂层腐蚀等。

而为了解决上述问题，绝大部分厂家选择在边框、背板、玻璃胶条等部分开呼吸孔，扩大通气量。在平板吸热，温度升高后，通过温度引起的气体自然强对流，将平板内的有大量水汽的气体排出，从外表上看，解决了盖板透光问题，解决了水汽的残留问题。这样的设计可以解决在白天的高温高湿对平板的腐蚀情况，同时却也造成了较大热量的损失，也加速了晚上水汽的回落和沉积。

以上，国外某平板太阳能集热器给出的解决方案：牢固的边框结构可承受内部气体压强的变化，严谨的密封性能可消除呼吸作用，在组装平板之前，内部材

质尤其是保温材料除水保持内部环境干燥。平板的衰减性能、保温性能、寿命等具有较大的优势。

据国内某大平板太阳能集热器生产厂家2年内安装工程统计，仅仅膜层盐雾侵蚀一项问题，问题出现率已经达到4.7%，特别地区已经超过20%，这些问题源头基本都属于密封不严。解决密封性能将解决一系列现存问题，保障平板太阳能集热器的持续发展，并节约大量的售后成本。

2．高保温性能平板太阳能集热器

20多年前，在真空管出现之前，平板太阳能集热器具有很大市场，而真空管以其优越的保温性能急速发展，覆盖了整个中国市场。20年后的今天，平板大批量推广使用的案例基本集中在黄河以南，部分用于北京、东北市场的平板热水工程，在冬天都需要消耗相当可观的辅助能源，原因就在于平板的保温性能，谁能解决平板的保温性能，谁就能打开整个北方市场，甚至国际的北方市场。

如何提高平板太阳能集热器的保温性能？除了上述的要保障平板的密封性外，还可以在平板的保温上做些文章。

北京某知名太阳能研究所在前些年曾经做过高保温太阳能集热器，保温层厚度达到70㎝，北京冬季转换效率明显提高。类似的示范、案例在丹麦、德国等国家也做过，保温层厚度100㎝，保温效果直逼真空管集热器（如图1）。

除了密封性能和保温层厚度，平板太阳能集热器的盖板与涂有选择性吸收涂层的吸热板之间的热量损失也非常大。由于两者距离较近，气体对流、热辐射等影响严重。

图1. 某企业改善平板集热器保温性能。

3．大模块化

所述的“大模块化”，它包括平板太阳能集热器设计之初的模块化因素，安装过程中的集成化，系统的多用型，使用的多项性以及“模块化”概念。

平板发展到今天，应用局限性很大，大多为单台的家庭应用、小范围的热水工程应用，这些都是在真空管集热器、集热系统的应用范围内，而在两者联合的数量，在应用最广的单台家庭应用的市场份额来说，只有0.2%（2013年上半年数据）。这表明，我们的类似于平板太阳能集热器的产品、系统、应用设计都存在较大发展空间。

以色列、德国、丹麦等等各国，太阳能的覆盖率远远高于国内。主要应用也摆脱了家庭、工程热水等方面，将闲置的太阳能采集后作为集中大型的储备热能库存，为各种热能需求点提供基础能源（目前限于低温存储）。

而完成这一系列的应用，需要从平板太阳能集热器的设计开始改变，比如：在循环节制运行状态，平板太阳能集热器排管的换热能力不尽相同（如图2），还有平板的组装式装卸功能、各系统管路的对接与保温可操作性等等方面。最终实现类似于简单便捷的现场组装、规则百变的系统布局，最后形成区域化的平板太阳能集热器阵列，完成模块化集热部分（部分国外平板太阳能集热器的长度尺寸都达到了4-6米，现场安装方式为吊装组装，阵列排列，测试效果良好）。最后输入能源储存器或者直接使用。

图2. 模拟普通平板集热器铜管热量交换温度显示图。

图3. 丹麦马斯塔尔，3万多㎡集热工程，占地区总消耗能源的55%。

4．其他

当然，再想得远一些，虽然现在的平板无法达到中高温利用情况，但是，中温利用是光热利用的一种趋势。因此，考虑平板集热器中温应用，将具有巨大的潜在市场。

另外，柔性吸热板体也将尽量扩大平板太阳能集热器的应用范围。