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太陽能熱水器前景好,市場仍需規范

時間:2013-05-08 14:44來源:未知 作者:admin 點擊:
我們過去所說的悶曬式太陽能熱 水 器, 實際上是一種概念上的節能式熱水器,其基本組成是一個或幾個表面涂黑的盛水容器,背靠太陽光的面加上保溫層,向陽的一面則用透明蓋板封閉。當有陽光時,黑 體容器就吸收陽光,使陽光內的紅外部分加熱容器內的水。無陽

  我們過去所說的悶曬式太陽能熱器, 實際上是一種概念上的節能式熱水器,其基本組成是一個或幾個表面涂黑的盛水容器,背靠太陽光的面加上保溫層,向陽的一面則用透明蓋板封閉。當有陽光時,黑 體容器就吸收陽光,使陽光內的紅外部分加熱容器內的水。無陽光時,容器內被加熱的水,就得靠容器外的保溫層或靜止空氣層暫時保溫了。因為盛水容器表面的黑 色涂料發射率很高,并且保溫層保溫效果也不好,這種悶曬式太陽能熱水器通常一年最多只能使用兩季。在此基礎上發展起來的自然 循環管式太陽能熱水器,一年使用時間也不過三季,而冬季就需要用輔助電加熱或燃氣加熱器內的水了。這樣一來,太陽能熱水器根本談不上節能。

太陽能熱水器

  現在我們所說的太陽能熱水器,其性能和用途同以前相比就大不一樣了。單從性能來講,集熱器采用了熱管真空管。這樣,就大大增加了太陽能熱水器的加熱效率。 熱管,就是在集熱器內充裝適量的低沸點工質(戊烷工質的配比,一般是正戊烷60%,異戊烷40%)。在陽光作用下工質在集熱器內相變蒸發成氣體。該氣體沿 密封管豎直向上進入換熱器內,遇冷水氣體冷凝并將其潛熱傳給周圍的水,冷凝后的工質在重力作用下,向下返回到集熱器中,然后工質重量循環,最終將水加熱。 熱管在運行中,利用了工質蒸發冷凝使熱技術即工質顯熱與潛熱的傳遞方式,熱效率較高,節能明顯。真空管是悶曬式太陽能熱水器貯水箱被蓋板包裹而成,并將兩 體之間抽空所得。其實它更像一個拉長的暖瓶內膽,在內管的外表面沉積了選擇性吸收涂層,用來吸收太陽光加熱內管中的傳熱流體。涂層的選擇性是指它自身熱輻 射損耗降得極低,而它對太陽能的吸收率卻極高。內外玻璃夾層的真空使氣體的對流與傳導熱損降到極小。

 

  太陽能靠光熱轉換不但能加熱容器內的水,還能用晶體硅組片直接進行光電轉換發電,即所謂的光伏發電系統。目前,它的最大光電轉換率為17%,而我國科技人 員在實驗內的微晶光電轉率為22%。近兩年,利用空氣源加熱貯容器內的水相比直接電加熱是一種輔助節能的好方法,它主要是利用熱管內工質相變潛能的傳遞, 從低溫空氣中吸取一定熱量,通過壓縮機將其位能提高后,向相對高溫的水集合熱量的過程。這樣做,比直接用電熱加熱能節電1/3,可見發展前景不錯。可是, 空氣源熱泵熱與太陽能熱水器的集熱方式不一樣。

  未來太陽能產品的發展,筆者個人的看法,應向著美觀環保、長效節能、節水低成本方向發展。美觀環保,就是在室外工作的太陽能熱水器與整體建筑結合起來,而不能損壞建筑體本身甚至污染建筑表面,如果增加建筑上的太陽能熱水器是畫龍點睛的話,那就更好了。
 

  隨著我國自來水資源的逐漸短缺,設計太陽能熱水器時,必須考慮它的節水作用。它的熱水管子長,要考慮到線路流動時的水損失,熱氣蒸發時的水損失,管件接頭處的跑、冒、滴、漏損失等因素。在太陽能熱水器中的集熱器與貯水箱之間,最好是使用除水以外的其他工質來傳遞熱能。

由此可見,要想達到這個目標,首先就得使用高科技方法,開發出新技術、新材料,并盡快應用到太陽能產品中去。就拿現在的太陽能熱水器來說,一年中有 多少時間能夠使用,必須聽從“老天爺”的。集熱器晚上不能工作,陰天不能工作,氣溫太低時不能工作。這樣,它經常因氣候原因放假修養。停用時間太久,集熱 器內就會銹蝕或結垢,產生“太陽能病毒”。所以,太陽能熱水器有規律地使用是人們生活的需要,也是保持太陽能熱水器自身性能的需要。那么,未來的太陽能熱 水器怎樣隨人們的需要而工作呢?這就是增強它自身的貯熱功能。太陽能貯水箱(即貯熱器)在室外不利于它的保溫,分體安裝太陽能熱水器比較好,即把集熱器安 裝在室外,而將貯水箱放在室內。

  如果一個星期或更長時間天空中沒有陽光怎么辦,人們只能考慮集熱和貯能的其他方式了。首先設想用光伏電源,把多晶硅或單晶硅結合到大口徑真空管內,讓它一 管兩用。當這種真空管受到陽光照射時,其紅外線部分進行光熱轉換同時,其他光線粒子流就能使硅片進行光電轉換,然后,把轉換后的電能存在蓄電池內,待太陽 能貯水器內水溫降低后,再進行電熱逆轉換,以提升貯水器內的水溫。但是,這種靠太陽能集熱器與集電器結合的真空管,還是受“老天爺”的制約。
 

當太陽能貯水器內的熱量和蓄電池的電量因長時間使用而耗盡時,真空管受惡劣天氣影響又不能工作,這時就要考慮利用風能發電或發熱的方法。風能發電要 求技術和設備比較高,這里我們先不考慮用它。如果用風輪發熱技術還是可能的,即借助于風力吹動風輪轉動,輪軸另一端的磁力發熱片通過熱管,把熱量傳遞到另 一端的水,其中被加熱的水被循環送到室內的貯水箱內。


  另外,天氣還有一種特別情況,室外既無陽光又無風力。那么,真空管和風輪加熱裝置(包括光熱、光電和風能轉換裝置)就不能正常工作了。這時,我們可以考慮 用室內健身器(如輪騎機)加熱貯水箱內的水,或直接發電充實蓄電池。這些,同風輪磁力片發熱,發電方式相似,這里不在重述。

  綜上所述,要想高效率地使用太陽能熱水器,就必須考慮到室外有無陽光這個因素。根據氣象部門統計,天氣的晴與陰短期內規律性并不強。而將全年作為一周期統 計,其規律性就有數據可尋了。天氣的這種長期有序、短期無序的狀況,對我們研制新太陽能熱水器提出了更高的要求。由于太陽能熱水器的陽光不確定性,我們除 了利用其它無償能源給太陽能熱水器補充熱量外,還要兼顧到它自身的保溫性。因此,太陽能熱水器除了用現在的聚氨酯整體發泡外,還要研制出其它的保溫性能更 好的材料來,以減小其在無陽光和低溫環境下的散熱系數。這樣,就能保證太陽能熱水器的使用效率,從而使它更好地為人們服務。

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