太陽能熱水器的發(fā)展歷史

1、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文（2010-2011學(xué)年秋季學(xué)期）論文題目:太陽能熱水器的發(fā)展歷史課程名稱：農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展任課教師：董仁杰班級:農(nóng)建081學(xué)號:0809070326姓名:賴姝君太陽能熱水器的發(fā)展歷史賴姝君（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京100083）摘 要：太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在許多的領(lǐng)域內(nèi)都得到了有效的利用，而太陽能熱水器是我國發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)。自90年代以來，我國太陽能熱水器經(jīng)過 10多年的市場培育，已經(jīng)進(jìn)入全面啟動(dòng)時(shí)期，而日漸顯現(xiàn)的常規(guī)能源危機(jī)，更是進(jìn)一步加速了太陽能 熱水器市場的發(fā)展速度。另外，我國的太陽能熱水器工業(yè)逐步走向成熟，技術(shù)不斷改進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，幾種熱

2、水器的國家標(biāo) 準(zhǔn)已頒布并開始實(shí)施，市場需求和競爭機(jī)制促使太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，我國已成為世界上熱水器生產(chǎn)和消費(fèi)最大的國家。關(guān)鍵詞：太陽能熱水器集熱器太陽能熱水器的分類發(fā)展歷程發(fā)展影響中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號:0引言太陽能熱水器是一種技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的可再生 能源產(chǎn)品，在全球很多國家得到了廣泛的應(yīng)用，在提供 熱水供應(yīng)、提高人民的生活水平、減少常規(guī)能源消耗等 方面發(fā)揮了巨大作用。通常，太陽能熱水器也稱太陽熱 水裝置或太陽熱水系統(tǒng) （或工程），但嚴(yán)格來說是有區(qū)別 的。按國標(biāo)GB/T187I3和行標(biāo)NY/T513的規(guī)定太陽熱水 器儲熱水箱的容水量在 0 6t以下的稱為家用太陽能熱水 器

3、大丁 0 . 6t則稱為太陽熱水系統(tǒng)或太陽熱水工程。為 敘述方便，在本文中統(tǒng)稱太陽能熱水器。在我國、希臘、以色列等國家，太陽能熱水器主要 供應(yīng)生活和沐浴熱水；在歐洲、澳大利亞等國家，太陽 能熱水系統(tǒng)主要是作為輔助熱源與常規(guī)能源系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn) 行，既能供應(yīng)生活和洗浴熱水，還為建筑供暖；在美國， 太陽能熱水器主要是用于游泳池加熱。我國的太陽能熱 水系統(tǒng)市場已完全商業(yè)化運(yùn)行，而其他國家的太陽能熱 水系統(tǒng)的發(fā)展仍依靠政府的補(bǔ)助和優(yōu)惠政策，尚未實(shí)現(xiàn) 商業(yè)化運(yùn)行。1太陽能熱水器的分類1.1按集熱器類型分類從全球范圍看，按集熱器的類型分，太陽能熱水器 產(chǎn)品可分為四種：無蓋板太陽能熱水器、平板型太陽能 熱水器、真

4、空管太陽能熱水器以及太陽能空氣加熱器。 各種產(chǎn)品的地域性分布非常明顯，真空管太陽能熱水器 主要分布在我國（占全球總量的97 %），主要用于提供生 活洗浴用熱水；無蓋板太陽能熱水器主要分布在美國和 澳大利亞（占全球總量的90 % ），主要用于游泳池的加熱； 平板型太陽能熱水器的分布較廣，廣泛地分布在歐洲、亞洲、美洲和大洋州；太陽能空氣加熱器是一種較為簡 單的產(chǎn)品，應(yīng)用量很小，主要分布在瑞士、美國和加拿 大。多數(shù)國家的太陽能熱水器產(chǎn)品類型都比較單一，三 分之二以上的國家以一種產(chǎn)品類型為主導(dǎo)產(chǎn)品（市場份額超過90 % ）。1.2系統(tǒng)的循環(huán)分類按系統(tǒng)的循環(huán)方式，太陽能熱水器可分為自然循環(huán)系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)

5、系統(tǒng)以及直流式系統(tǒng)。1.2.1自然循環(huán)系統(tǒng)自來水通過上水管進(jìn)入補(bǔ)給水箱，再經(jīng)由補(bǔ)給水箱 進(jìn)入蓄水箱。集熱器內(nèi)的水被加熱后通過上循環(huán)管進(jìn)入 蓄水箱的上部，蓄水箱下部密度較大的冷水自動(dòng)通過下 循環(huán)管進(jìn)入集熱器的下部形成循環(huán)，上述循環(huán)是連續(xù)進(jìn) 行的。一般情況下，經(jīng)過一天的日照，蓄水箱的水能全 部被加熱，供給用戶使用。系統(tǒng)中排氣管的作用：有時(shí) 蓄水箱內(nèi)的溫度過高而產(chǎn)生蒸汽，排氣管及時(shí)將氣體排 岀，防止其抑制自然循環(huán)的進(jìn)行。1.2.2強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)它是利用溫差控制器來控制水泵的開關(guān)，當(dāng)集熱器 頂部的溫度和水箱下部水溫之差達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，水泵 開始運(yùn)行，否則水泵關(guān)閉。逆止閥的作用是防止水倒流。 排氣管的作用

6、和自然循環(huán)系統(tǒng)的排氣管作用一樣。1.2.3直流循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)集熱器上部的電接點(diǎn)溫度計(jì)達(dá)到預(yù)定的溫度是，控制器就啟動(dòng)電磁閥，自來水就將集熱器的熱水頂入水 箱。當(dāng)集熱器上部的溫度低于預(yù)定的溫度時(shí)，電磁閥關(guān) 閉。通過一天的間斷運(yùn)行，進(jìn)入水箱的水均為指定溫度 熱水。2太陽能熱水器的發(fā)展歷史2.1全球太陽能熱水器的發(fā)展歷程1767年瑞士科學(xué)家賀瑞斯發(fā)明了第一臺太陽能集熱as1891年，美國馬里州的肯普發(fā)明了世界上第一臺悶 曬式太陽熱水器，被他命名為“頂峰”熱水器，它的特 點(diǎn)是集熱器和貯水箱合二為一，水在容器中不能流動(dòng)， 依靠容器壁吸收太陽輻射能加熱水。悶曬式太陽熱水器 的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低。缺點(diǎn)是裝置保

7、溫性能差， 熱水必須在當(dāng)天傍晚及時(shí)用完，因此應(yīng)用范圍受到很大 限制。1936年，美國天體物理學(xué)家 Charles Greeley Abbott發(fā)明了太陽能開水器。1941年，在佛羅里達(dá)州大約有 6萬套太陽能熱水器被 使用。到20世紀(jì)70年代末期，全世界大約裝有太陽熱水器 300多萬臺。太陽熱水器的開發(fā)利用在美國、澳大利亞、 日本、德國、以色列等國都有很大的發(fā)展。日本在1980 1985年間，政府對1000萬套家庭住宅 配上太陽熱水器，為居民提供生活用熱水。1990年，日本東京大約有150萬棟建筑使用了太陽能 熱水器，以色列大約30%勺房屋安裝了太陽能熱水器系統(tǒng)，所有的新房子都要求安裝太陽能熱水

8、系統(tǒng)。法國在 1990年安裝太陽熱水器的住宅達(dá) 200萬座，相當(dāng)于70萬噸 石油提供的熱能。美國有 500萬幢以上的住宅安裝有太陽 熱水器。在歐洲，過去10年來太陽能熱水器的增長率一直保 持在18%左右，預(yù)計(jì)未來十年增長率會達(dá)到23%。歐盟提岀到2010年安裝1億平方米太陽能熱水器的規(guī)劃，歐洲太 陽能學(xué)會預(yù)算2020年歐洲太陽能熱水器運(yùn)用高達(dá)14億平方米。2.2中國太陽能熱水器的發(fā)展歷程太陽能熱水器的發(fā)展歷史在我國可以追溯歷史在 1958年，天津大學(xué)有12.6平米的太陽能浴室。70年代興起開發(fā)利用太陽能熱潮，開始以平板式和 悶曬式為主，生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)水平較低。1979年我國有些單位迎頭研發(fā)

9、全玻璃真空管集熱器，但是太陽熱 水器的產(chǎn)量僅十萬 m?。1987年，我國從加拿大引進(jìn)銅鋁復(fù)合（SUNSTRIP生產(chǎn)線，制造了第一支全玻璃真空集熱管，使我國平板 集熱器產(chǎn)品質(zhì)量跨上一個(gè)新臺階，我國太陽能熱水器產(chǎn) 業(yè)開始進(jìn)入以現(xiàn)代化生產(chǎn)手段制造國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)平板集熱器 的歷史新階段。90年代，我國建立了全玻璃真空集熱管和熱管真空 管集熱器工業(yè)，使我國太陽能熱水器推廣應(yīng)用上了一個(gè) 新臺階。進(jìn)入90年代，隨著技術(shù)進(jìn)步和企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，技 術(shù)和企業(yè)都逐步成熟，太陽能熱水器逐步形成了真空管、 平板和悶曬三種技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化和規(guī)模 化生產(chǎn)。90年代后期，住宅商品化的發(fā)展以及家庭對熱 水需求的大幅度增長

10、，為太陽能熱水器的發(fā)展提供了巨 大的市場空間。自上世紀(jì)90年代以來，我國太陽能熱水器行業(yè)保持 了 10多年的快速增長。據(jù)權(quán)威資料顯示1992年，我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)年生產(chǎn)量只有50萬平方米，而到2005年，我國太陽能熱水器年產(chǎn)量已突破1500萬平方米，是2000年640萬平方米的2倍多。行業(yè)總產(chǎn)值已逾150億元。2006年國家統(tǒng)計(jì)局的資料表明中國太陽能熱水器年 產(chǎn)量已突破1800萬平方米，行業(yè)總產(chǎn)值已逾200億元。2007年我國太陽能熱水器產(chǎn)量已突破2300萬平方米，整個(gè)太陽熱水器行業(yè)市場銷售額達(dá)到320億元。有關(guān)權(quán)威專家統(tǒng)計(jì)2008年產(chǎn)量達(dá)到2800萬平方米，產(chǎn)值達(dá)到400 多億元，與200

11、7年同期相比增長超過 20%其中岀口約為 1000萬美元。岀口歐洲、美洲、非洲、南非、韓國、東 南亞等100多個(gè)國家。目前我國太陽能熱水器的年生產(chǎn) 量是歐洲的2倍，北美的4倍，已成為世界上最大的太 陽能熱水器生產(chǎn)國和最大的太陽能熱水器市場，該產(chǎn)業(yè) 也成為我國惟一在生產(chǎn)能力和利用規(guī)模上處于世界領(lǐng)先 水平的可再生能源產(chǎn)業(yè)。2.3太陽能熱水器的總體發(fā)展近年來，隨著全玻璃真空管及其太陽能熱水器生產(chǎn) 技術(shù)的不斷完善以及生產(chǎn)裝備逐步實(shí)現(xiàn)專業(yè)化，越來越 多的小企業(yè)進(jìn)入太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)，再加上產(chǎn)業(yè)管理滯 后，市場不夠規(guī)范，使規(guī)范經(jīng)營的大中型太陽能熱水器 企業(yè)面臨小型企業(yè)的不公平競爭。國際太陽能市場始終以平板型

12、太陽能熱水器為主， 而中國平板型太陽能熱水器的產(chǎn)量和市場份額近年來卻 逐年減少，這就使得中國太陽能市場與當(dāng)前世界太陽能 市場主流形成了較大的反差。太陽能熱水器產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督和管理力度不夠，國 家級太陽能熱水器產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心至今尚未建成，太 陽能熱水器產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證工作也尚未開展，一部分企業(yè) 的產(chǎn)品以次充好，在一定程度上影響了太陽能熱水器在 消費(fèi)者中的聲譽(yù)。太陽能與建筑一體化的工作尚處于起步階段，目前 還沒有太陽能熱水器與建筑一體化成功的可供學(xué)習(xí)的樣 板，更缺乏這方面的設(shè)計(jì)安裝規(guī)范，因而不少房地產(chǎn)開 發(fā)商和建筑設(shè)計(jì)單位對此不敢輕易投資，也不敢貿(mào)然采 用。然而，盡管太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)面臨上述種種挑戰(zhàn)

13、， 在各方面存在諸多障礙，但太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)同時(shí)又面 臨很多機(jī)遇。3發(fā)展太陽能熱水器的影響3.1節(jié)能效果顯著在我國2/3國土內(nèi)有豐富的太陽能資源，每平方米 太陽能熱水器年均能源替代量為150180噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)450500kWh電。到2020年我國若發(fā)展到4 . 5億平方米 太陽能熱水器，其能源替代相當(dāng)3100萬kw裝機(jī)，年替代65007500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng) 2100億度電?？梢姶罅Πl(fā) 展太陽能熱水器對我國的能源安全有著重要的現(xiàn)實(shí)意 義。3.2環(huán)保減排每平方米太陽能熱水器每年可減排一氧化碳322噸，二氧化硫3 . 96kg、二氧化氮1. 98kg、粉塵3. 06kg，所 減少的環(huán)境治理費(fèi)達(dá)

14、75元，十年壽命期其總環(huán)境效益為 750 元/ m23.3經(jīng)濟(jì)實(shí)用太陽能熱水器在市場上的異軍突起，打破了燃?xì)夂?電熱水器占據(jù)熱水器市場近九成份額的局面，正在逐步 形成太陽能、燃?xì)夂碗姛崴鳌叭愣αⅰ钡母窬?。?jù) 中國五金制品協(xié)會統(tǒng)計(jì)，目前中國城市家庭中，57.4%擁有燃?xì)鉄崴鳎?1.3%擁有電熱水器，擁有太陽能熱水器 的只有7.6%，但在城市家庭的購買預(yù)期調(diào)查中，三者的 比例將演變?yōu)?5.8%、30.2%、23.2%，太陽能熱水器的比 例將大幅度增長，開始成為燃?xì)?、電熱產(chǎn)品的重要競爭對手。4結(jié)論在全球能源形勢緊張、氣候變暖嚴(yán)重威脅經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 世界能源的日益緊缺、油價(jià)的不斷攀升和居民生活水平

15、的高和洗浴舒適度要求提高的今天，世界各國都在尋求 新的能源替代戰(zhàn)略，以求得可持續(xù)發(fā)展和在日后的發(fā)展 中獲取優(yōu)勢地位。太陽能以其清潔、源源不斷、安全等 顯著優(yōu)勢，成為關(guān)注重點(diǎn)。在太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太 陽能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)無疑是最為成熟的，京都 汝定書的簽訂給世界太陽能市場帶來了一個(gè)新的發(fā)展機(jī) 遇。在中國，新能源法阻及相關(guān)政策的岀臺必將進(jìn)一 步推動(dòng)太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展。開發(fā)、生產(chǎn)高品質(zhì)的 太陽能熱水器產(chǎn)品已成為今后的發(fā)展方面?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1】胡潤青，李俊峰.全球太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 及啟示【J】.太陽能，2007 (2).【2】黃金保.帶夾層換熱水箱的平板型自然循環(huán)太陽熱水系

16、統(tǒng) 性能研究【D】.云南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006.【3】趙利勇，胡明輔，楊貞妮.太陽能利用技術(shù)與發(fā)展【J】. 能源與環(huán)境，2007 (4).【4】羅運(yùn)俊.太陽熱水器技術(shù)講座(四)太陽熱水系統(tǒng)【J】.可 再生能源,2004.【5】曠玉輝，王如竹.太陽能熱利用技術(shù)在我國建筑節(jié)能中的 應(yīng)用與展望【J】.制冷與空調(diào)，2001，1(4).【6】羅運(yùn)俊.太陽熱水器技術(shù)講座(一)太陽熱水器發(fā)展概況及 基本知識【J】.可再生能源,2004(1).【7】劉文強(qiáng).我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望【J】.可再生能源，2002，(4).【8】于璇.太陽能熱水器行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)【 J】.電器，2009(9).【

17、9】陸維德， 羅振濤.我國太陽能熱利用進(jìn)展【J】.太陽能， 2002 ( 1).【10】焦青太，當(dāng)今世界太陽能熱水器的發(fā)展?fàn)顩r【J】.建筑節(jié)能，2007，35(8).【11】丁臻敏，家用太陽能熱水器的選用【J】.上海計(jì)量測試，2009，36(2).【12】羅振濤，霍志臣.我國太陽熱水器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀【J】.太陽能，2003 (1).【13】徐新建.前景廣闊任重道遠(yuǎn)一一中國太陽能熱水器國際市 場開發(fā)【J】.【14】羅振濤，霍志臣.太陽能熱水器節(jié)能減排效果顯著【J】.2007(11).【15】Li-qun Liu,Zhi-xin Wang.The development andapplication

18、 practice of wind- solar energy hybridgeneration systems in China J .Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1504- 1512.History of the development of solar water heatersLai Shujun(Institute of Water Conservancy and Civil Engineering , China Agricultural University , Beijing 100083)Abstrac

19、t: Solar energy industry has developed rapidly in many areas have been effectively used, and solar water heater is the fastest grow ing in dustries in Chi na. Si nee 90 years, Chin a's solar water heater after 10 years of market developme nt, has en tered the start time, and in creas in gly obvious conven ti onal en ergy crisis, it is