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O引言
太阳热水是太阳热利用中技术成熟、应用广泛、产业化发展快的领域。80年代,日本、澳大利亚。美国、以色列和希腊等出现新兴的太阳热水工业。进入90年代,在改革开放政策指引下,人民生活水平提高,对生活热水需求日益增长,促进了太阳热水工业的迅速发展。至1998年底,我国已有近20肋多万m2的太阳热水器/系统为城乡居民提供生活热水,拥有量占世界总量的四分之一,已被国际上公认为太阳热水器生产总量多、潜在市场大的。在我国的某些地区,太阳热水的成本已与电或煤气/天然气加热的热水成本相当或者更低些。这为太阳热水在我国进一步发展奠定了基础,我国太阳热水产业的兴起与发展,除了有市场需求之外,主要是80年代以来我国科技工作者勤奋努力
坚持科技转化为生产力的方向,走产、学、研相结合道路的结果
当前在我国太阳热水器市场上几乎全部是国产品,而且某些品牌的集热器已出口国外。
1主要研究成果
1.1平板集热器
集热器是太阳热水系统中承担能量转换的核心部件。国际上从20世纪50年代开始对平板集热器的稳态传热性能进行了系统分析,建立了HWB(Hottel一Wortz一Bliss)模型,为平板集热器热性能分析和试验奠定了理论基础。我国学者西北工业大学张鹤飞和美国伊里诺理工学院卓尔曼•拉凡,对带有V个180°转弯的蛇形管板式吸热板的热迁移因子几进行了数学分析,并将Whillier一Hottel对凡的分析式归结为该矩阵方程在N=1的特例,该理论成果已为JohnA.Duffie和WilliamA.Beckman收入他们的名著《SolarEngineeringThermalProcesses》(太阳热转换工程)一书第2版第6章13节中。
在80年代,我国在提高平板集热器热性能方面的研究工作集中在以下几方面:
(1)北京市太阳能研究所研制的“扁盒式”吸热板,将镀锌钢板冲压成流道形状,再以点焊/缝焊合成,旨在消除捆扎管板结构间巨大的接触热阻,使集热器的效率因子提高约20妥。上海市能源研究所用防锈铝挤压一次成型的铝翅式吸热板亦出于同一思路。此外,清华大学、科技大学及中科院广州能源研究所等也分别对平板集热器隔热层佳厚度、集热器空气夹层的佳间距进行了理论分析和传热实验研究,有的学者也提出了成本/效率法的佳化设计方法,为平板集热器优化设计奠定了基础。
(2)抑制平板集热器夹层内空气的自然对流,减少集热器热损失,提高集热器热性能的研究。国外,在70年代Hollands等提出在平板集热器透明盖层与吸热板间的夹层中放置透明蜂窝结构来抑制夹层内空气自然对流的设想,80年代国际上兴起了对透明隔热材料(TIM)的研究与开发,其中透明蜂窝结构是TIM中的一个分支。我国浙江大学、科技大学在透明蜂窝结构佳化方面进行了大量的理论分析、实验研究以及技术开发工作,表明它对平板集热器热性能有不同程度的改善;中科院广州能源研究所报道了透明V形结构对平板集热器热性能的影响。目前,以色列和德国开发了用聚酯薄膜制成方形蜂窝结构的生产设备,实现蜂窝结构产品化,但因其价格偏高,供热系统的性能/价格比尚不理想,至今应用还不多。
(3)光谱选择性吸收涂层的研制。选择性吸收涂层是降低吸热板表面红外发射比,从而减少集热器热损系数的有效途径。我国已开发的选择性涂料有硫化铅漆和染料丙稀酸树脂漆、电镀膜工艺有黑铬、铝阳极氧化、电镀镍和磁控溅射铝/氮/铝等涂层。
热管式平板集热器通过调整工质的组成和充装量,使它具有防冻、防腐,防垢和热容小起动快、系统联接简单等优点,引起研究者和厂商的兴趣。20世纪70年代国外文献对其已有所报道。我国在80年代初开始研究,其中北京市太阳能研究所对重力热管的传热工质及其传热特性、佳充装量、蒸发段与冷凝段的佳设计等进行了较全面的基础性研究,从理论上分析了热管式平板集热器效率因子的表达式,并试验得出管板式重力热管平板集热器的瞬时效率方程,与同类型常规集热器的瞬时效率方程进行对比,同时还对两者的日效率试验结果进行了比较。得到的结论是:热管式集热器虽然具有上述一些优点,但其热性能方面并无优势。这一结论对热管集热器的开发具有指导意义。
1.2全玻璃真空集热音与集热器
1978年美国贝幸昆先生来华技术交流,带了一支Owens一Illinois太阳公司的全玻璃真空集热管的样品。玻璃真空管的内管外表面有光谱选择性涂层,内外管间抽成高真空,大大降低了集热管的热损系数(约是平板集热器的1/6~1/7),而真空环境在平板集热器的构造中是难以实现的。这个新构思引起国内同行极大的兴趣。1979年,中科院上海硅酸盐研究所、清华大学和沈阳玻璃二厂分别研制成全玻璃真空集热管雏形。清华大学以殷志强教授为首的课题组坚持不懈研究开发全玻璃真空集热管。1980年研制成的真空集热管,采用2.2mm厚的95#高硼硅玻璃作管料(AM2的光谱透过率为0.875),内、外管夹层间的真空度长期保持~5×10-3Pa,采用电化学方法沉积黑镍选择性涂层,经烘烤后其吸收比as=0.89-0.91,发射比εn=0.1-0.16。之后,在玻璃管封口设计与工艺,尤其是选择性涂层材料与工艺方面作了改进和创新,发明了单靶磁控溅射制备的多层铝/氮/铝选择性涂层,它比黑镍有更好的光学性能,as=0.92~0.93,εn=0.06(80℃),与玻璃表面结合牢固。经过优化,该集热管外径和内径分别为47mm和37mm,具有优良的性能价格比,为产业化奠定了基础。
全玻璃真空管集热器是由若干支玻璃真空集热管通过联箱连接而成。80年代初,美国Owens-I11inois公司开发的真空管集热器的联箱是用纯铜皮旋压制成的,再用钎焊与其侧面水管密接,每个联箱中心有一根细玻璃导管插入真空集热管内,南~北向排列的集热管分置于联箱两侧,流体在集热管中以串连方式流动。这种联箱结构复杂,材料和加工费用昂贵,流动阻力大,必须用泵运行,不适合我国国情。清华大学殷志强教授的另一贡献是对集热器联箱作了革新和简化,采用方形筒上打孔的简单结构,集热管直接插入联箱并用胶圈密封。这种联箱结构简单,降低了造价,而且集热器可与水箱间作自然循环运行,为全玻璃真空管集热器能广泛应用创造了条件。
直插式玻璃真空管集热器的集热管排列方式有竖排式或称南一北向(管口向上插入联箱)和横排式或称东一西向排列(集热管置于联箱两侧或一侧)。清华大学分别对由8支玻璃真空集热管组成的南—北向与东—西向放置的集热器的瞬时效率作了测试(在太阳垂直照射的条件下),发现其结果基本一致,效率方程的表达式为
(以反射板边框计算采光面积)
然而,这两种布置方式的集热器,其太阳入射角修正系数与入射角间的函数形式却不相同,导致它们接入系统后(水箱容量和保温相同),南一北向布置的全日效率比东西向的要高10%。但是东—西向布置的集热器系统,其管内的热水终可以排放,故总体上说两者性能几乎相同。
北京市太阳能研究所和清华大学分别对横置全玻璃真空集热管和集热器内自然对流换热与流动进行可视化实验研究和理论分析,在单支和多支一端开口的玻璃管外表面沉积半透明的电热膜模拟太阳辐射加热,用染色剂作示踪液,用照相观测到了管内、管组和联箱内三维自然对流流动的规律,从理论与实验方面阐明了它的运行机制。
此外,中科院上海硅酸盐所,中科院广州能源所及上海机械学院、沈阳真空计器厂均先后研制了有不同选择性涂层工艺的玻璃真空集热管,带有V形反射器和平面反射镜的玻璃真空管集热器,丰富了玻璃真空管集热器的品种和类型。
.3热管式玻璃,金属真空集热音与集热器
玻璃真空集热管以传热工质的传热和流动来分可分成两大类:(1)传热工质在玻璃管内直接流动和换热;(2)传热工质在置于真空玻璃管内的金属吸热体内流动和换热。前面所述的Owens-I11inois、Sunmaster公司和我国清华大学等单位开发的集热器属于第一类;美国General-Elecfric公司所开发的在全玻璃真空管内置带金属翅与U形管结构和Phillip与Thermomax公司开发的热管式真空集热管属第二类。
北京市太阳能研究所自80年代中期与原西德道尼尔公司合作研制、开发热管真空集热管与集热器。热管真空集热管的带吸热翅片的蒸发段置于一端开口的玻璃管内,玻璃管与热管冷凝段严密封接,玻璃管中抽成高真空,热管冷凝段伸出管外通过连接块或插入联箱与流体接触,以对流方式传递热量。该项目的技术与工艺研究的主要内容有:玻璃管口与热管冷凝段的玻璃一金属封接工艺,热管设计与制造工艺,吸热翅片的选择性吸收涂层以及与热管冷凝段连接的联箱结构等。
在国外,如英国、荷兰、日本和法国等所开发的热管真空集热管大多采用火焰或高频熔封工艺。这种封接要求被封接的玻璃与金属间要有非常接近的膨胀系数(△α≦10%)。该项目在初实验阶段也采用了火焰封接,由于国产玻璃管与金属管材间膨胀系数相差较大,终未能实现火封工艺的批量生产。之后采用德国普林斯(Prinz)公司的热压封工艺的思路,改进了玻璃法兰的尺寸、玻璃的支承方式、焊丝材料和金属端盖的形状,研究了法兰成型及退火工艺,攻克了热压封技术各个难关,成品率超过国外同类水平。德国Prinz公司的玻璃与金属端盖之间热压封技术的整个过程是在较低温度下通过突然加压来完成的,从而避免了国内硬质玻璃与膨胀金属端盖间不匹配的难点。该项目组不但改进了国外热压封技术,而且还研制了多工位、连续工作的生产设备,为实现产业化打下了基础。
热管为中空无芯网的重力热管,其蒸发段以铜铝复合条带为结构主体。工质为加添加剂的水,尺寸参考荷兰Phillips热管,研究重点是改进蒸发段下部的局部材料,提高热管严冬夜间的抗冻性能。试验表明,热管在-20~—25℃的环境下不会冻裂。
热管蒸发段金属翅片吸热表面上用磁控溅射工艺镀制AINxOy太阳选择性吸收涂层,经热处理后的吸收比as=0.94,红外发射比ε=0.09(310℃),而且有抗紫外、耐磨、耐腐蚀的特性。该课题组为了使研制的AINxOY选择性吸收材料能应用到尺寸为2000mm×90mm热管吸热板芯还专门研制一台Φ1100mm×2500mm立式反应溅射镀膜机,当时它是国内大的立式反应溅射装置。
热管真空管集热器具有热容小、起动快、能全年使用等优点,特别是简单的连接件,使其构成的大型集热器阵列流体流动阻力小,几乎没有常规集热器阵列中经常出现的流量分布不均匀的问题。我国自行研制开发的热管真空管集热器的制造成本大大低于国外同类型产品,使研制的成果转化为产品成为可能。
我国自行研制并生产的全玻璃真空管集热器和热管真空管集热器先后送至欧洲认可的太阳能检验研究部进行热性能试验,得到的结果被确认为国际先进水平。
1.4太阳热水系统与太阳热水器
1.4.1系统模型与系统热性能预示
自然循环太阳热水系统具有结构简单、不需控制件和输送泵等,安装方便,适合家庭或小单位使用,在国内外有相当多的使用量。自然循环系统中的能量传递是靠系统内工质的温差形成热虹吸流动来实现的,因而系统的流量随太阳辐照度在一日内的变化而变化,亦取决于系统各部分的水力阻力,故其热过程是流动和传热的耦合,比较复杂。为了搞清自然循环系统运行机理及对它的热性能进行预示分析,在60年代至70年代,CloseDJ、GuptaCL和GargHP、OngKS和Tzafestas等先后建立了描述自然循环热水系统的数学模型,并用实验验证了模型的仿真度。80年代初,北京市太阳能研究所和华北电力学院用上述模型对国产平板集热器构成的自然循环太阳热水系统在不同气象条件下进行了性能预示,并讨论了集热器涂层的辐射性质、盖层的透过率和层数及其上灰尘的影响,管道、水箱保温材料的隔热性能,水箱与集热器间的高度,管道的直径和长度以及水箱的高/径比(竖放或横置)等因素对系统日效率的影响。所得结论对当时系统的设计和安装具有指导作用,也为今后规范化设计和安装奠定了基础。90年代初,云南师范大学林文贤等提出了更为精确的“用固定节点等量对流混合模型”分析自然循环太阳热水系统;利用该模型讨论了水箱中辅助电加热器的位置对自然循环太阳热水系统运行特性的影响。他们的工作不但发展了模型而且对在水箱中正确放置电加热器的设计实践有指导意义。
国际上在80年代初已开发了太阳能系统(包括光一热转换和光伏发电)性能的计算机模拟的软件,分为稳态和瞬态两种。稳态程序的气象数据是当地月平均值,以F-CHART(?-图法)为代表;瞬态程序的气象数据是当地小时值,以TRNSYS为代表。这两种软件已进入市场,TRNsYS软件已为ISO9459-2——家用太阳热水系统特性的室外试验方法和单一太阳能系统年性能预测的(国际)标准中指定为计算机模拟方法的应用软件。西北工业大学张鹤飞教授全面消化了TRNSYS程序的设计思想和特点并结合算例在《太阳能学报》上作了介绍。然而这两种软件在我国太阳热水系统设计中应用尚未普及。
1.4.2直流式系统
在80年代初科技大学王义方等提出开式的直流式系统布置,即冷水由补给水箱或直接从自来水源流入集热器,在集热器中升温后即流入储热水箱,在集热器出口设置温度传感器,定温控制电磁阀,以便获得所需温度的热水。该系统不需水泵,热水箱可以低于集热器,不用置于屋顶,甚至可以置于室内,减少了水箱的热损失,而且它可以提前得到热水,较差的天气条件只会影响所得热水的数量而不影响水温。该系统工作的可靠性主要取决于电磁阀的质量。天津大学随后完善了该系统的应用,研制了以石蜡相变原理的温控阀,从而直流式太阳热水系统在我国得到了一定的普及应用。到90年代又发展了直流。强制循环混合系统,如当日热水箱已充满而又未用水,次日系统即自动切换至温差强制循环,克服了水箱溢出的危险。
1.4.3太阳热水系统的性能比较
80年代初,科技大学王义方等实验测定了两个具有相同平板集热器、相同容量和保温的热水箱及管道的自然循环系统和直流系统,在同一天、同一地点的运行日效率,并进行模拟计算。直流系统放水的定温点与自然循环系统热水箱内热水的终温相同,模拟计算和实验验证的结果指出,该两系统的日效率基本相等。该成果发表在1982年国际太阳能学报一《SolarEnergy》29卷6期上,在1983年国际太阳能学会年会上被授予优秀论文奖。该成果的结论同样也可以外推到与强制循环系统的性能比较。简而言之,太阳热水系统的性能主要取决于集热器的效率曲线,热水箱和管道的保温以及当地的气象条件,与选择什么形式的系统关系不大。该理论成果对太阳热水系统的设计与选择有重要的指导意义。然而,国外的学者从贮能的角度进行研究,得到保持循环系统热水箱中的温度分层,减少掺混入手,可以多获取可利用能量的结论。该研究成果已在我国得到广泛的应用,如在家用太阳热水器水箱的冷水进水管伸人水箱部分,开大小不同的小孔以均布阻力,保持或减少与热水的掺混。以色列多用竖直的水箱也出于这方面的考虑(但它外形不美观)。清华大学也研究指出,对强制循环控制系统的合理设置也可以多少改善系统的性能。
1.4.4大型太阳热水系统集热器中的流量分布
对于大型太阳热水系统集热器排管中的流量分布往往是不均匀的。流量过小的那部分集热器,由于其热转移因子的减小,使热水系统的效率降低。国外,早在70年代初Dunk1e等研究了并联的集热器阵列上、下联箱中的压力分布,并提出过集热器在系统中的组合方案(如C型,Z型,串、并联等)。上海机械学院学者又进一步提出了用无量纲参数B=ND2t/DdDc(Dt=——排管直径,Dd——下联箱直径,Dc——上联箱直径,N——排管数)作为太阳集热器阵列流动均匀性的判据。然而,在我国大型太阳热水系统的工程设计上应用这些理论指导或开发成通用计算机软件,从而使系统设计优化,尚有许多工作要做。
1.4.5太阳热水系统的防冻
为了防止集热器在冬季夜间结冰而损坏或为了避免硬水在集热器流道中结垢使集热效率降低,一般可在集热器和水箱之间接入一个换热器,构成双回路系统,而在集热器回路中使用防冻防腐的介质。在当今发达中使用双回路系统是太阳热水系统的主流,集热器回路大多是强制循环式,也有自然循环式(如澳大利亚的Solahart)。我国在80年代初已开始对双回路太阳热水系统中换热器与集热器的匹配和佳化进行产品开发的前期研究。北京市太阳能研究所课题组的工作重点是针对适用于我用太阳热水器的自然循环式双回路系统,建立带有换热器的系统非稳态模型,分析中考虑了集热器回路中换热器面积、系统阻力、系统热容的影响。经过实验验证,该模型及计算机程序可用于各种自然循环双回路系统中换热器的佳化设计和成本效益分析;在系统的工程实用化方面,用排空阀将室外的上水管路排空,使上水系统免于冻结。科技大学采用稳态分析方法给出了一般情况下换热器佳面积的计算公式,它比美国FrancisdeWinter、Kreith和J.F.Kreider的结果更为通用和简便。
北京市太阳能研究所通过观测竖管中水的冻结规律,提出了利用在管板式平板集热器中实现顺序冻结而不破坏吸热板的结构。该新的构思经过多次试验后取得成功。同时对抗冻太阳热水器的冻结顺序建立了理论模型。抗冻式家用太阳热水器省去了换热器系统,降低了成本,但它必须在集热器与热水箱紧凑的条件下实现。
1.4.6家用太阳热水器的开发研究
家用太阳热水器在我国是使用多、结构简单的太阳热水系统。它有闷晒式和循环式两大类。早期的闷晒式热水器有浅池式,即水泥浅池上盖玻璃,黑色红泥塑料袋,置于有玻璃盖盒中的涂黑铁皮容器等,它们价格低,大多在农村当地制造,就地使用,但有热性能差,寿命期短,水质不清洁等问题。北京市太阳能所研究开发的双筒(或多筒)热水器,用两个(或多个)涂黑的镀锌铁板圆筒作为贮水筒,南一北向置于发泡聚苯乙烯的箱体中,上面用弧形玻璃钢作盖层。双简热水器的圆面吸热体有较高的阳光入射角修正系数,比方形容器能获得更多的太阳能量,而且承压性好,外形美观,用简单设备就可以制造。它很快取代了其它老式产品占领了市场,至今在农村仍很畅销。
所开发的循环式家用太阳热水器有平板集热器和真空管集热器两类。不论是全玻璃真空集热管或热管式玻聆金属真空集热管热水器,均采用了直插水箱的结构,使集热器与水箱整体化,它们是当前家用太阳热水器市场上的主流产品。
2.1现状
我国太阳热水器产业初步形成于80年代后期,随着人民生活水平的提高,对生活热水需求增长,促使太阳热水器产业迅速发展。1997年全国太阳热水器的年产量将近350万m2,总产值约35亿元,其中平板热水器约占45%,真空管热水器约占30%,闷晒式约占25%。市场上出售的太阳热水器全部为国产品,而且没有政府补贴,销售量连续呈上升趋势,市场前景看好。我国太阳热水器产业的发展是科技成果转化为生产力的一个成功范例,它与广大太阳能热利用科技工作者的努力,有关行业的技术支持和政府部门的政策、财政支持是分不开的。目前全国已有上千个太阳热水器企业,其中约有30多家年产量超过5万m2由研究所和高等院校创办的科技型企业是当前太阳热水器企业群体中的“龙头”,是行业发展的排头兵。
2.2平扳集热器为主体的太阳热水器产业化
早在70年代就有平板集热器及其太阳热水系统的生产和应用。1979年产量约2万m2,大多由小五金作坊手工生产,产品热性能差,寿命周期短,销售量有限。北京市太阳能研究所在对平板集热器技术。经济性分析和国际市场充分调研的基础上,引进加拿大SUNSTRIPINC制造集热器吸热板芯的全套铜铝复合辗压吹胀成型生产线,并在此基础上率先成立科技型企业——北京市桑普技术公司,生产铜铝复合板芯条带,年生产能力15万m2,不仅用于该公司开发生产的系列平板集热器和太阳热水器产品,而且远销全国各地,取代手工生产的劣质板芯。该生产线的引进使我国平板集热器产品质量上了一个新台阶,以首次用现代化生产手段制造国产优质的平板集热器而载人我国太阳热水器发展史册。桑普公司还将北京市太阳能研究所的铝表面阳极氧化着色选择性吸收涂层的成果开发为连续电镀生产线,为铜铝复合的铝翅片吸热板芯增添了带有选择性涂层的新品。桑普公司使用铜铝复合吸热板芯开发了多种规格的平板集热器和家用太阳热水器以及双回路和抗冻家用热水器新产品。桑普公司生产的配以进口低铁高透过比的钢化玻璃平板集热器已出口欧洲、东南亚,质量为国际市场认可。
继桑普公司引进的铜铝复合板芯条带生产线之后,国内若干压力加工企业相继研制了18条类似的生产线,实现了铜铝复合条带生产线的国产化。
除铜铝复合工艺制造的管板吸热板芯外,尚有国产全铜管板和防锈铝管翼式生产线十几条。
2.3玻璃真空集热音和热水器的产业化
全玻璃真空集热管的产业化是由清华大学率先将科研成果在小试一中试一小规模生产成功的基础上实现的。1992年清华大学成立了太阳能电子厂,该厂是清华大学和北京玻璃仪器厂合资建立的高新技术企业,是国内实现强一强联合的典范,其主要产品为全玻璃真空太阳集热管和热水装置,列入了重点产、学、研工作项目。它的第一期生产线工程完成了年产50万支集热管的生产规模,第二期工程于1996年完成,达到年产300万支的规模。1998年已注册成独立的北京清华阳光能源开发有限责任公司。
清华大学太阳能电子厂采用自行设计、开发的新工艺技术与装备,包括:
(1)全自动内玻璃管制造机;
(2)自动外玻璃管加工及其熔接排气管制造机;
(3)玻璃清洁处理新工艺技术;
(4)吸气剂.弹性卡新结构;
(5)=型立式前开门圆柱磁控溅射镀膜机;
(6)设计与协作加工制造节能、高效真空排气设备,与老设备相比,能耗约降低一半。
以上所有技术均授予了专利权。
清华阳光公司已建立生产热水器装置和技术服务的分公司,部分产品已远销日本和欧洲。
由于市场需求的日益增加,全国全玻璃真空集热管和热水器的生产厂大增,到1997年已增加到62家,分布在北京、河北、山东、江苏、浙江、安徽、河南等地,其中有些企业资金充足,管理有序,重视引进技术,后来赶上,进入了骨干企业行列。
开发新产品、重视科技后劲已成为企业间竞争的热点。新型的U形金属翅片管芯和热管吸热器式带金属流道的全玻璃真空管集热器样品已试制成功,有的已小批量投放市场。它具有热容小、不结垢(使用防冻防腐介质)、维护置换破损真空集热管时不影响系统运行等优点,成为真空管集热器的新一代产品。
2.4热音真空管集热器和热水器的产业化
热管真空集热管的研制曾分别作为北京市科研项目、中试研究项目、中试基地项目和工业振兴项目完成了合同规定指标,实现小批量生产,在此基础上被选定为“双加”工程项目,建成拥有全部知识产权、全部设备国产化的生产基地,并与德国戴姆勒•奔驰(DamlierBenz)集团合资成立北京桑达太阳能技术公司。桑达公司的热管真空集热管制造厂中大型连续式金属端盖与玻璃管法兰热压封生产设备、热管工质定量充装设备、热管的加工设备等非标准设备均是北京市太阳能研究所自行研制与开发的。桑达公司生产的热管真空管集热器除供应国内市场外,还出口德国、奥地利、印尼、新加坡等国,用于太阳能供暖、供热水、空调等工程。
北京市太阳能研究所为北京桑达公司开发的新产品还有(1)SEIDO5型集热管,以半圆柱弯曲吸热板代替平面吸热板(SEIDO1型),理论计算和实验结果均已表明前看比后者的能量收益高出10~14%;(2)直流式真空管集热器SEIDO2型,它是用同心套管代替热管,热流体借助循环泵进入真空管的内插管,再流经外套管回到加热回路(换热器式水箱),其突出的特点是可以水平安装在楼房平屋面上或墙壁的立面,真空管连同吸热板可以绕轴旋转,使吸热板以其佳位置面向太阳;(”储热式真空管热水器(闷晒式热水器)SEIDO3型,在真空管内放置表面具有选择性吸收涂层的不锈钢容器,容器中有内插管,集热器与贮热水箱合二而一,若干个SEIDO3型热水器的内插管由联箱并联,为用户供热水。
2.5太阳集热器与热水器/系统的标准化
从1984一1997年共制定与发布了五项有关太阳集热器和热水器试验方法和技术条件的标准及一项农业部标准,标准已经实施,它们对提高产品的质量具有重要作用。
标准:
(1)平板型太阳集热器热性能试验方法GB4271-84
(2)家用太阳热水器热性能试验方法GB/Tl2915-91
(3)平板太阳集热器技术条件GB/T6424-1997;
(4)全玻璃真空太阳集热管GB/T17049-1997
(5)真空管太阳集热器GB/T17581-1998
农业部标准:家用太阳热水器技术条件NY/T/343-1998
家用太阳热水系统特性的室外试验方法和单一的太阳能系统年性能预测的标准正在制定之中,该标准将等效采用相应的ISO国际标准,将我国太阳热水系统的设计规范逐步与国际接轨。
结语
回顾20年来太阳热水技术研究、开发到形成初具规模的产业走过的历程,可以说成绩显著。太阳热水不但为广大城乡用户所接受,而且建设部已将它列入建筑节能新技术,准备推广。然而,与国外总体水平相比,我国太阳热水器产业仍有不少差距,为此经贸委正在制订的我国新能源与可再生能源2010年产业发展规划中对太阳热水器提出了以下的发展目标:
(1)太阳热水系统必须发展成有辅助热源(电或天然气)、能过冬的全年全天候的热水系统;
(2)太阳热水系统中的主要部件将按标准进行质量检验,优胜劣汰;
(3)要健全太阳热水系统的设计、安装、供热水质量承诺的服务体系,以优异的性能价格比向用户提供热水;
(4)太阳热水系统将与被动太阳采暖、光伏器件一起成为21世纪太阳能建筑结构的一个组成部分;
(5)太阳热水要扩展到为工农业生产服务。
千里之行始于足下,太阳热水必将为人类社会的可持续发展作出贡献。
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