太陽能系統(tǒng)選擇

1、太陽能行業(yè)現(xiàn)狀及各代表企業(yè)特點目 錄一、太陽能熱水器的發(fā)展歷程和行業(yè)現(xiàn)狀31、中國太陽能熱水器發(fā)展的4個階段32、中國太陽能熱水器發(fā)展現(xiàn)狀53、太陽能與建筑結合是太陽能熱水器/系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢6二、太陽能集熱器介紹7(一)全真空玻璃管8(二)熱管（冷凝式）10(三)熱管（翅片式）12(四)U型管13(五)平板型集熱器15三、太陽能系統(tǒng)選擇原則17四、太陽能集熱系統(tǒng)對比18五、集熱器性能對比191、質量目標202、質量保證主要措施203、質量保證的具體實施措施21一、 太陽能熱水器的發(fā)展歷程和行業(yè)現(xiàn)狀1、中國太陽能熱水器發(fā)展的4個階段中國的太陽能熱水器發(fā)展經(jīng)歷了悶曬式、平板式以及全玻璃真空

2、管式和新型平板式四個發(fā)展階段。1) 悶曬式太陽能熱水器（主要在19701980年代）20世紀7080年代，由于國家經(jīng)濟發(fā)展落后，人民生活水平較低，一些生活條件稍好的居民為解決夏天的洗澡問題，發(fā)明了各種形式的悶曬式熱水器（汽油桶式、汽車油箱式、橡膠袋式等），由于這種形式的熱水器存在著效率低、散熱快、儲水量小、冬季無法使用等缺點，無法大面積推廣，因此沒得到大力發(fā)展?，F(xiàn)在只在西部太陽能資源好但相對較為貧困的地區(qū)有市場，占全部市場份額的12。2) 平板式太陽能熱水器（19801995年代）20世紀80年代，由于能源短缺，在國家支持下國內(nèi)許多科研院所、大專院校開始從事太陽能熱利用的研究工作，以平板式太陽

3、熱水器為主的一些生產(chǎn)制造企業(yè)相繼誕生，但發(fā)展比較緩慢，這是中國太陽能熱水器發(fā)展的第二階段。由于當時我國經(jīng)濟基礎相對薄弱，和國際接軌不夠，人們沒有采用防凍液等工質運行，給人們的感覺是平板式太陽熱水器冬季不能運行，且夜間散熱量較大，因此沒有得到大力發(fā)展。3) 全玻璃真空管太陽能熱水器（1990現(xiàn)代）在“七五”至“十五”（19862005年）期間，通過科技攻關和示范推廣，將一大批科研成果轉化為生產(chǎn)力，如：銅鋁復合平板太陽集熱器、全玻璃真空管太陽集熱器及熱水器等，尤其是立式單靶磁控濺射鋁氮鋁全玻璃真空太陽集熱管技術的成功轉化，全面帶動了我國太陽能熱利用的產(chǎn)業(yè)化進程。1996年以前，太陽能熱水器產(chǎn)品以平

4、板型為主，占70%以上；1996年后，真空管型太陽熱水器逐步成為市場主導產(chǎn)品，現(xiàn)已占市場90%以上，進入中國太陽能熱水器發(fā)展的第三階段。4) 高效平板集熱器大力發(fā)展時代（2012開始） 從2008年開始的家電下鄉(xiāng)政策的實施，太陽能行業(yè)從2008年底開始得到了高速發(fā)展，農(nóng)村市場和低端市場的真空管一體機銷量大增，透支了市場，隨著2013年家電下鄉(xiāng)政策的結束，真空管太陽能熱水器的銷量銳減，目前的太陽能熱水器生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)從最繁榮時期的5000多家減少到1000多家，同時隨著房地產(chǎn)市場的持續(xù)增長和城鎮(zhèn)的快速發(fā)展，真空管一體式熱水器的發(fā)展遇到了瓶頸問題-安裝空間不夠、冬天不好使易炸管、自由落水沒有壓力、不

5、易于建筑結合、用水時要先放掉很多冷水。而這時由于焊接技術的進步和金屬薄板卷材磁控濺射鍍膜水平的提高，整版焊接式新型平板集熱器誕生了，這種集熱器的的熱量得到了提高，熱損降低，承壓能力強，蓋板采用鋼化玻璃抗沖擊能力提高使用壽命長。平板集熱器因為易于建筑結合（可以平鋪在坡屋頂上、也可以安裝在陽臺上、南立面上，甚至可以作為玻璃幕墻使用），承壓運行可以通過防凍工質實現(xiàn)集熱器和水箱的分離，一年四季可以安全運行，水箱承壓，洗浴時的舒適度增大，因此平板集熱器以200%300%的增長速度增長。但由于真空管熱水器的基數(shù)龐大，目前平板集熱器的年產(chǎn)量還小于真空管熱水器，但在2017年兩者的產(chǎn)量會接近持平。2、中國太陽

6、能熱水器發(fā)展現(xiàn)狀太陽能熱水器是我國太陽能熱利用中應用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最迅速的太陽能產(chǎn)品。由我國自主開發(fā)生產(chǎn)的全玻璃真空管太陽能集熱器科技水平、制造技術、生產(chǎn)規(guī)模均處于國際領先水平。我國太陽能熱水器行業(yè)近十年來發(fā)展迅猛，數(shù)據(jù)顯示，我國已成為世界上最大的太陽能熱利用產(chǎn)品生產(chǎn)國、應用國和出口國。2006年全國總產(chǎn)量為1800萬m2，總保有量為9000萬平方米，累計節(jié)約標準煤兩億多噸，二氧化碳減排約兩億噸；而到2010年，全國總產(chǎn)量達到4900萬m2，占世界總量90以上，總銷售額約600億元，總保有量達16800萬m2，占世界總量70以上，雄居世界首位，表一是1998-2010我國太陽能熱水器年生產(chǎn)

7、量和累計保有量及增長率。表一 1998年2010年中國太陽能熱水器產(chǎn)量表年 份年產(chǎn)量/萬 m2年增長率/ %保有量/萬 m2年增長率/ %1998350150019995004320003320006402826003020018202832002320021000224000252003120020500025200413501362002420051500117500212006180020900020200723403010800202008310025.81250015.72009420035.514500162010490016.71680015.93、太陽能與建筑結合是太陽能熱水器

8、/系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢隨著我國太陽能熱水器的發(fā)展，如何與建筑合理結合已逐漸成為未來太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵。太陽熱水器以其安全、節(jié)能、經(jīng)濟、綠色環(huán)保等優(yōu)點逐漸為消費者接受，目前在中國城市熱水器市場年需求近千萬臺，但是太陽能熱水器還不是熱水器消費中的主流，燃氣熱水器和電熱水器的市場占有率還高于太陽能熱水器。常規(guī)的太陽能光熱設備（包括太陽能開水器、太陽能熱水器、太陽能取暖裝置等）通常是在房屋建造好以后，通過打孔、拉固、打膨脹螺絲等手段再固定在房頂上的，這不僅破壞了建筑的整體美，而且難以解決抗颶風、防冰雹、防凍、安全保護等一系列問題；同時漏水問題、管道的布設困難問題、破壞建筑防水層等一系列問題也

9、時有發(fā)生，這些難以克服的種種弊端嚴重制約了太陽能光熱設備的進一步普及應用。為了提高太陽能熱水器在大中型城市的發(fā)展，太陽能與建筑結合是必由之路。以平板型太陽集熱器為主體的太陽能熱水器，很適合實現(xiàn)太陽能與建筑相結合，也是最受建筑設計師歡迎的產(chǎn)品。平板集熱器可以直接在屋面或自家陽臺安裝，還可以做成幕墻、遮陽罩、遮雨蓬、圍欄飄板等，既可以分戶獨立使用，也可以集中采熱供熱，從實現(xiàn)太陽能熱水器與城市建筑一體化的前景上看，全玻璃真空管太陽能熱水器顯然是無法跟平板型太陽能熱水器相抗衡的，安全可靠的平板太陽能熱水器很好地解決了城市建筑一體化中的難題，也成為中國太陽能城市征程的起點。二、 太陽能集熱器介紹第一階段

10、：太陽能熱水利用初期摸索（時間段）第二階段：各類太陽能熱水利用技術探索與發(fā)展（時間段）第三階段：產(chǎn)品技術成熟 開始普及 優(yōu)勝劣汰 細分各類產(chǎn)品的市場地位（時間段）(一) 全真空玻璃管國內(nèi)應用比較多的是多層漸變鋁氮鋁(Al-N/Al)涂層全玻璃真空集熱管像一個拉長的暖水瓶膽，先由美國歐文斯一依利諾伊（OwenSillinoiS）公司推出商品，其構造如上圖由兩根同軸圓玻璃管組成，內(nèi)、罩玻璃管間抽成高真空，太陽選擇性吸收涂層（表面、膜系）沉積在內(nèi)管的外表面構成吸熱體，將太陽光能轉換為熱能，加熱內(nèi)玻璃管內(nèi)的傳熱流體。全玻璃真空集熱管采用單端開口的設計，通過一端內(nèi)、罩管環(huán)形熔封起來，其內(nèi)管另一端是密閉半

11、球形圓頭，帶有吸氣劑的彈簧卡子，將吸熱體玻璃管回頭支承在罩玻璃管的排氣內(nèi)端部。當吸熱體吸收太陽輻射而溫度升高時，吸熱體玻璃管圓頭形成熱膨脹的自由端，緩沖了工作時引起真空集熱管開口端部的熱應力。吸氣劑蒸散后吸收真空集熱管在存放及工作過程中所釋放的微量氣體。 在中國，由清華大學研究并開發(fā)的磁控濺射鋁氮鋁（AI-N/AI）涂層，大大降低了真空管產(chǎn)品的制造成本，由此也開始了中國太陽能產(chǎn)業(yè)，真空管太陽能相關產(chǎn)品的急速膨脹。 運行安全問題 玻璃管直接與被加熱流體接觸，由于玻璃易碎易裂，極易造成系統(tǒng)癱瘓； 密封可靠問題 玻璃管與金屬容器的密封只能靠硅膠圈，其壽命及密封可靠性不能滿足建筑行業(yè)需要； 結垢清理問

12、題 由于玻璃管是盲管形式，流體在玻璃管中的加熱溫度又恰恰在鈣、鎂離子易于氧化析出的范圍，水垢沉積清理問題很難解決； 承壓運行問題 硅膠密封及玻璃的脆性都決定了系統(tǒng)不能承壓運行，限制了承壓式熱水器及大型系統(tǒng)的應用； 集熱器壽命問題 玻璃管的絕熱性能依賴真空夾層，真空度的保持年限無法達到建筑行業(yè)要求。以上這些問題，決定了全玻璃真空管很難建材化和被大規(guī)模商業(yè)應用。目前國內(nèi)太陽能熱水器市場，該類產(chǎn)品集中在農(nóng)村或城鄉(xiāng)結合，也被稱作“螺絲刀”產(chǎn)業(yè)。全國以山東、浙江、江蘇省為集中，采用不銹鋼焊接非承壓式水箱。而這一類的產(chǎn)品在實際使用過程中，無法控制水溫，而水箱經(jīng)常高溫則加快各部件的老化失效，因此維護的頻率非

13、常高。另外非承壓熱水系統(tǒng)在國外很多國家被限制使用在民用，也是因為在4060的溫度區(qū)間是最容易滋生細菌。全真空玻璃管隨著家電下鄉(xiāng)政策開展以來，大量生產(chǎn)企業(yè)加入該行業(yè)，市場上涌現(xiàn)出上百種品牌，以代理商的形式進行推廣，在二三線城市和農(nóng)村市場以其物美價廉的特點深受老百姓喜愛，得到了很好的推廣應用。(二) 熱管（冷凝式） 產(chǎn)品原理： 太陽光透過玻璃管照射在吸熱板上，太陽選擇性吸收膜將太陽輻射能轉化為熱能。吸熱管吸收的熱量迅速將熱管內(nèi)少量工質汽化，并迅速上升到冷凝端，放出汽化潛熱后冷凝成液體，在重力作用下流回熱管蒸發(fā)端。利用熱管內(nèi)少量工質的汽液相變循環(huán)過程可連續(xù)地將吸收的太陽能傳遞到冷凝端加熱水。為使熱管

14、內(nèi)冷凝后的液體工質流回蒸發(fā)端，熱管真空管工作時與地面的傾角應大于10°。 熱管是一種高效導熱元件，安裝在全玻璃真空管中。熱管和玻璃真空管之間有與二者緊密接觸的金屬片，將玻璃管轉換的太陽能熱量傳導給熱管蒸發(fā)端，熱管再利用內(nèi)部真空狀態(tài)下工質的蒸發(fā)吸熱和放熱冷凝，將熱量傳導到被加熱流體中。這樣既實現(xiàn)了玻璃管不直接接觸被加熱流體，解決了全玻璃真空管集熱器的一系列缺點，又保留了全玻璃真空管在低溫環(huán)境中散熱少，加熱工質溫度高的優(yōu)點。熱管內(nèi)采用的工質一般凝固點低，可保證在氣溫低于0的環(huán)境中不被凍壞。 該類型產(chǎn)品對比完全真空管式的太陽能熱水器，系統(tǒng)可以設計成為承壓式，但在實際應用中，因為在中國地區(qū)，

15、水質較差，所以冷凝端的銅管與水高溫接觸，很容易結垢，一般使用不超過2年便會因為插入水箱內(nèi)的冷凝端結垢，系統(tǒng)效率大大降低。熱管-翅片式太陽能集熱器的缺點是熱量轉換帶來一定的熱效率降低，同時有雙真空結構所帶來的結構復雜及造價高問題。當然結構復雜本身也極易導致裝置的可靠性和壽命問題。目前無論國外還是國內(nèi)太陽能行業(yè)所用熱管，都還有很大改進空間，如能在制作及檢驗技術上更進一步，熱管-真空管集熱器將是一種非常有前途的集熱器形式。 熱管-真空管集熱器有封裝式和插入式兩種，前者的問題是造價高和真空度降低快，后者的問題是轉換效率低。該類產(chǎn)品與冷凝式熱管原理類似，只是在內(nèi)部采用了高選擇性的吸熱材料（如Tinox或

16、者Bluetec）藍膜，使吸熱體本身具備較高的吸熱效率，在通過與吸熱膜焊接的銅管將熱量進行傳遞。該類產(chǎn)品作為高溫真空管集熱器，在封裝時對玻璃管抽真空，因此可以被廣泛應用于一些高寒地區(qū)或者工業(yè)制熱。相對于前一類冷凝式的熱管產(chǎn)品，采用翅片焊接的方式則更多的被國外企業(yè)所接受，而產(chǎn)品的質量相對穩(wěn)定。但因為熱管導熱的方式是一樣的，因此應用的時候也需考慮水質或者環(huán)境等因素。值得關注的一點，這類產(chǎn)品與海林所生產(chǎn)的高效率平板式太陽能集熱器相對比，在升溫曲線上面，在超過80之后，升溫效率非常高，因此被建議使用在需要瞬時高溫熱水的工業(yè)場所。另外在制造上對于密封和真空度的要求，成本反而高于平板式集熱器。(三) 熱管

17、（翅片式）(四) U型管 U型管真空管集熱器是在全玻璃真空管中插入彎成U型的金屬管，在U型金屬管和全玻璃真空管之間，同樣有與二者均緊密接觸的金屬翅片，使二者之間進行熱傳導工作，被加熱流體在金屬管中流過，吸收全玻璃真空管收集的太陽能熱量而被加熱，從而構成U型管真空管太陽能集熱器。 U型管真空管集熱器和熱管真空管集熱器一樣，既實現(xiàn)了玻璃管不直接接觸被加熱流體，又保留了全玻璃真空管在低溫環(huán)境中散熱少，加熱工質溫度高的優(yōu)點，同時還避免了熱管真空管集熱器雙真空結構帶來的一系列問題。同時由于被加熱流體是在玻璃管中被加熱，熱量轉換相對真空管更直接，整體效率也略高于熱管真空管集熱器。 但它的主要問題是以水為工

18、質時，仍存在金屬管凍裂、雜質和集垢，受環(huán)境氣候影響較大，容易產(chǎn)生高溫和損壞等問題。市場最常見的產(chǎn)品也以分體式和陽臺壁掛式為主導，但在實際應用上，U型管因為其結構和液體流動方式，一旦系統(tǒng)停止運行，則在管內(nèi)形成高壓，而將循環(huán)所用的媒介蒸發(fā)，導致系統(tǒng)不能正常工作。(五) 平板型集熱器 平板型集熱器采用吸熱膜層與金屬基材結合，通過流道內(nèi)的介質循環(huán)換熱，介質在銅管內(nèi)循環(huán)可采用丙二醇，不與生活熱水接觸，干凈、衛(wèi)生、防凍。一年四季可使用，不存在金屬管凍裂、雜質和集垢問題，受環(huán)境氣候影響不大；集熱器內(nèi)四周及背面采用保溫材料隔熱保溫，保溫性能穩(wěn)定，真空玻璃的保溫性會隨真空性的降低而降低，平板型集熱器效率長時間使

19、用后變化小，達到一定高溫的情況下，集熱器與大氣灰達到熱平衡，不容易產(chǎn)生高溫問題。平板型集熱器采用超白低鐵布紋鋼化玻璃，無光污染，適合在高層建筑上使用，而且不用擔心惡劣天氣下集熱器本身的抗沖擊性能，即使玻璃破碎，也是顆粒裝的會落入鋁合金邊框中而不會灑落到地面，解決了真空管集熱器玻璃易碎和落到地面給業(yè)主生命及財產(chǎn)帶來的安全隱患的問題，平板型集熱器安全性高。因其結構為平板型，解決了集熱器與建筑結合難的問題、安全問題、爆管炸管問題、以及使用壽命更長，在城市高層建筑上得以成功應用，平板型太陽能熱水系統(tǒng)在國外有幾十年的成功使用經(jīng)驗，加上國家宏觀政策的引導，使得高層建筑從設計到施工得到同步進行，即不影響建筑

20、外觀，同時也滿足節(jié)能環(huán)保的要求，以萬科地產(chǎn)為例，在北京開工的10多個住宅項目中，全部采用的平板型集熱器熱水系統(tǒng)。平板型集熱器所采用的吸熱膜層分為：黑鉻、陽極氧化、國產(chǎn)藍膜、德國進口藍膜；黑鉻和陽極氧化型的平板型集熱器主要在南方應用比較多，因為南方環(huán)境溫度高，日照時間長，熱水需求相對較小，這兩種集熱器的熱效率較低，工藝簡單、價格便宜，比較容易被用戶所接受。德國進口藍膜與國產(chǎn)藍膜的最大區(qū)別在于膜層的保護層，德國進口的藍膜分為4層，最上面石英玻璃保護，使用壽命可達25年以上，在使用25年后檢測吸熱效率值降低了5%。國產(chǎn)藍膜因國內(nèi)生產(chǎn)公司的限制，只有3層，沒有最上面的保護層，加工工藝的不同導致吸熱膜層

21、的使用壽命會受外界因素影響較大，工藝相對簡單，價格略低。三、 太陽能系統(tǒng)選擇原則ü 美觀ü 安全ü 長壽命ü 低成本ü 熱效率ü 便于管理ü 使用方便四、 太陽能集熱系統(tǒng)對比項目真空管太陽熱水系統(tǒng)平板太陽熱水系統(tǒng)全玻璃真空管熱管、U型管初投資成本低成本高成本較高系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，容易炸管，單管破損系統(tǒng)停運。較穩(wěn)定，單管破壞不會影響系統(tǒng)的正常使用穩(wěn)定，系統(tǒng)設備整體的安全性能較真空管高系統(tǒng)使用壽命較短，一般為8-10年較短，一般為8-10年使用壽命長，一般在25年以上安全性低較低高與建筑結合的效果與建筑的結合性較差，會破壞建筑外觀

22、。結構性能較差，很難成為其功能材料。美觀：與建筑可以完美的融合，即可以成為建筑的功能材料，也可以作為建筑的裝飾材料系統(tǒng)應用情況在過去幾年里推廣應用較多，隨著城市熱水系統(tǒng)的大面積使用，因其結構性能的不穩(wěn)定及與城市建筑的結合性差等原因，在我國市場份額逐步縮小。在城市高層建筑中，因為易于與建筑結合，性能穩(wěn)定，作為歐美市場的太陽能主流產(chǎn)品，平板太陽能熱水系統(tǒng)在我國的應用普及率越來越高。使用方便性較方便，部分部品部件需要定期更換和清洗除垢，維護頻率高。方便，完全智能化自動控制，維護頻率低。五、 集熱器性能對比性能全玻璃真空管型集熱器全玻璃U形管真空管型集熱器全玻璃熱管真空管集熱器平板型太陽集熱器耐壓較低

23、，一般不超過0.1MPa較高,一般可達0.6MPa較高,一般可達0.6MPa較高,一般可達0.6MPa耐熱沖擊較差較好較好較好空曬、悶曬較差較好較好較好美觀差差差好，適合建筑一體化安全差差差好長壽命8-10年8-15年8-15年25-30年低成本低最高高較低，可替代建筑材料熱效率一般一般一般好（基于采光面積下的集熱效率最高）便于管理維護較頻繁維護較少維護較少后期維護少總而言之，不管是哪種類型的真空管太陽能都離不開管式的形式，而應用的太陽能熱水器產(chǎn)品上，雖然有承壓和非承壓之分，但在實際外觀方面差異性并不大。而對于真空玻璃管本身的材料特性，難以與建筑一體化，也無法避免光污染。而平板型從本身的結構上

24、，更適于與建筑結合，且美觀、安全、低成本、長壽命、便于維護和管理六、 太陽能熱水系統(tǒng)方案介紹（一） 項目特點：3棟住宅樓為713層平屋面，非常適合做集中太陽能熱水系統(tǒng)。甲方為節(jié)約一次投資成本，屋面未設置太陽能熱水機房，所有管道設備明露，故系統(tǒng)選擇上重點關注初期投資、防凍、熱損失、運行維護問題。（二） 太陽能熱水系統(tǒng)方案選擇比較：選擇初投資成本較低的系統(tǒng)進行選擇比較。系統(tǒng)形式集中集熱儲熱分戶供熱水（采用平板集熱器）集中集熱分戶供熱水（采用全玻璃真空管閉式系統(tǒng)）集中集熱分戶供熱水（采用全玻璃真空管開式系統(tǒng)）一次投資初投資在所有太陽能熱水系統(tǒng)中處于較低初投資在所有太陽能熱水系統(tǒng)中處于次最低，戶均28

25、00。初投資在所有太陽能熱水系統(tǒng)中處于最低，戶均2800。壽命集熱器25年集熱器15年（一般的10年）集熱器15年（一般的10年）系統(tǒng)介紹集熱部分采用閉式系統(tǒng)集熱部分采用閉式系統(tǒng)集熱部分開式熱交換采用盤管在水箱內(nèi)進行（因為無機房未防凍不宜采用板換）熱交換采用盤管在水箱內(nèi)進行（因為無機房未防凍不宜采用板換）不需要熱交換，但要控制水箱水溫過高，進行冷熱水混合，有熱量和水量浪費。開式水箱一個開式水箱一個開式水箱一個供水循環(huán)泵供水循環(huán)泵供水循環(huán)泵補水管可不設水處理設備，最多每年清潔一次水箱。補水管可不設水處理設備，最多每年清潔一次水箱。補水管需設水處理設備，并定期更換填料。防凍集熱閉式系統(tǒng)采用防凍工質

26、（冰點-25），供熱系統(tǒng)做電伴熱保溫（確保不低于5），按甲方要求水泵處做彩鋼板簡易維護罩1.5*1.5*1.5米（一側能打開檢修）。集熱閉式系統(tǒng)采用防凍工質（冰點-25），供熱系統(tǒng)做電伴熱保溫（確保不低于5），按甲方要求水泵處做彩鋼板簡易維護罩1.5*1.5*1.5米（一側能打開檢修）。集熱開式系統(tǒng)，需高架集熱器（結構成本高），冬天沒太陽的時候放空集熱器管道內(nèi)的水。供熱系統(tǒng)做電伴熱保溫（確保不低于5），按甲方要求水泵處做彩鋼板簡易維護罩1.5*1.5*1.5米（一側能打開檢修）。熱損失無太陽能熱水機房、冬天熱損大，熱水水箱做加強保溫50-100mm，熱水供水管道保溫30-60mm厚。運行維護簡單系統(tǒng)設計控制嚴格，防止集熱器超壓炸管。防其他外力破