平板太阳能集热器的现状及未来发展浅析

平板太阳能集热器的现状及未来发展浅析

【摘要】本文综述了平板型太阳能集热器的发展现状，对平板型太阳能集热器的国内外市场进行了分析，并分析了平板型太阳能集热器的技术优势和有待解决的问题，展望了平板型太阳能集热器的市场前景。

【关键词】太阳能；平板集热器；建筑一体化

0.引言

我国拥有全球最大的太阳能热水器（系统）生产能力，也是全球最大的太阳能热水器（系统）的应用市场。根据我国的可再生能源发展规划，2020年太阳能热水器（系统）的安装量将达到3亿m2，每千人拥有量为203 m2[1]。目前，随着世界能源价格的不断上涨和全世界环保意识的增强，面对严峻的节能减排形势，我国正在加速发展和利用可再生能源，太阳能技术和产品的进步以及太阳能热水器与建筑结合技术的发展，将使太阳能热水器（系统）继续保持快速增长的势头。其中平板型太阳能集热器（以下简称平板集热器）因其固有优势而逐渐受到高度关注。

1.国内外平板集热器的发展概述

1.1 我国平板集热器发展现状

平板集热器早在17世纪后期就被发明，是历史上最早出现的太阳能集热装置。尽管如此，但直到1960年以后它才真正被深入研究并进入实际应用。

在我国的太阳能光热应用中，平板集热器也是最早得到应用的产品，而且一度发展得很快。但由于初期产品技术和结构的缺陷，使得平板集热器从上世纪80年代的市场统治地位逐步下滑到12%左右的市场份额。首先，作为集热器核心部件的太阳能吸热材料的光热转换效率低，直接导致了太阳能集热器效率的低下；其次，由于结构上的特点，这种集热器组成的热水器平均热损系数较大，从而导致热水器的整体热效率不高；另外，我国的太阳能热水器（系统）基本上都采用直接加热太阳能集热器中水的方法。如果集热器中的水一旦冻结将直接影响集热器的正常运转，严重时还会导致集热管的涨裂。而随后发展起来的真空管太阳能热水器因冬天管内的水在不排空的情况下基本不结冰或不冻坏而受到了市场的欢迎。

同时，由于全玻璃真空管技术的不断创新，使其成本大幅度降低，生产企业迅速增加，促进了全玻璃真空管型太阳能热水器市场的迅速扩大。

另外，在商业运作方面，全玻璃真空管热水器被生产厂及商家宣传为热性能远高于平板太阳能热水器的产品。其主要理由是真空绝热，这一宣传极易为我国大众接受。因此，目前家用热水器国内市场格局是由于产品的特点和价格等因素形成的，可以预见在家用热水器中低端市场中全玻璃真空管热水器仍将占据主流。

目前，随着太阳能光热利用技术的不断成熟，以及人们对于太阳能光热产品的要求不断提高，特别是太阳能与建筑一体化技术的提出，平板集热器的优势日渐突出，其市场份额在近两年中也在逐步上升。

1.2 国外平板集热器的发展现状

据霍志臣、罗振涛对欧洲15个国家、美洲2个国家、大洋洲1个国家、亚洲3个国家(21个国家)的统计，国外生产平板式太阳能热水器的厂家(含经销商)共401家,占企业总数的92.61%;真空管太阳热水器12家,占企业总数的2.77%;简

易太阳能集热器20家,占企业总数的4.62%。显然,平板型太阳能热水器生产经营企业远远多于其它产品类型企业数量。国外市场中，2003年平板太阳能热水器占市场销售份额的94.88%,真空管太阳能热水器占2.46%。

究其原因主要是国外太阳能热水系统设计理念的不同，国外系统一般采用间接式系统、分体式系统和闭式承压系统，这类系统的初期投资一般较高，但系统可靠、维护成本低、水质不会污染和系统寿命长。针对这类系统，平板集热器体现出其自身的技术优势：

第一，国外太阳能系统设计理念的不同。国外系统一般采用间接系统、分体式系统和闭式承压系统，有些发达国家太阳能热水器基本上都是双回路承压型分体结构。这类系统一般初投资高，但系统可靠、维护成本低、水质不会污染和系统寿命长。

第二，国外平板太阳能集热器采用高吸收率及低发射率的可选择涂层。

国际上发达国家，尤其是欧洲，平板集热器所使用的选择性吸收涂层主要有两种方法，其一是采用真空镀膜技术，其二是采用卷绕式连续镀膜方式。即使是湿法镀膜也采用连续镀膜工艺，产品的光学性能及耐候性都很理想。

真空镀膜技术生产工艺不存在污染问题，涂层光学性能优良，但连续化生产线投资较大，涂层生产成本较高，北京融德绿能科技有限公司生产的平板集热器板芯涂层就是采用这种工艺生产加工的。湿法镀膜技术采用电化学方法生产，涂层（如黑铬涂层）连续化生产线投资较小，涂层具有优良的光学性能而且也具有非常优异的耐热耐湿耐候性能，也是一种性价比较高的太阳能选择性涂层。

第三，平板集热器最有利于实现太阳能热水器与建筑相结合[3]。实现太阳能热水器与建筑相结合是太阳能热水器产业发展的必然趋势。以平板集热器为主体的家用太阳能热水器和公用太阳能热水系统，无论从整体外形、结构强度，还是从安装调试、维护保养等各个角度考虑，平板集热器都是最适合实现太阳能与建筑相结合，因而也是最受建筑设计师欢迎的产品。

第四，国外平板太阳能热水产品的产品热性能好，系统安全可靠，有效采光面积大。平板太阳能集热器在国外的研发已有多年，其产品的热性能已接近真空管太阳能集热器。

第五，国外平板太阳能热水产品材料的可再生利用率高。平板太阳能集热器材料以铜、铝或符合材料为主，回收利用率高。

第六，?平板集热器多以铜铝等金属材料为主，其产品材料的回收利用率高。

第七，?产品热性能好。平板集热器在国外已研发多年，其产品热性能已等同或超过全玻璃真空管集热器。

因此，国外太阳能集热器市场格局并没有因全玻璃真空管太阳能集热器的引入而发生重大变化，直至今日平板太阳能集热器、热水器仍占主流地位，并且继续稳步发展。

2.平板集热器的发展前景及技术革新方向

平板集热器在我国已有20多年的生产和应用经验。现在，平板集热器和热水器在华南大部分地区仍占据市场的主体地位，即使在北方地区也有不少用户。近年来由于使用中出现炸管、冻裂、管内结垢和泥沙沉积、密封胶圈漏水以及热水工程不能承压运行等问题，直插式全玻璃真空管集热器在实际使用中受到了限制。于是，平板集热器得到了一个新的发展机会。此外，随着技术的进步，平板集热器及热水器的高效涂层、高透过率盖板及密封保温等技术已达到较高的水平，产品的性能大幅提高，市场竞争力也在进一步增强。我国平板太阳能集热器、