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    关于平 板太阳能集热器技术发展路线分析

  • 【日期】2015-10-29     【来源】煜腾新能源
  • 摘要:
        一、平板在 可再生能源中的地位和作用
        应该肯定的是,在低碳时代,太阳能 是可再生能源中最为丰富的能源利用形式之一。人类对能源的应用,无不是 以低中温热能消耗为主,逐渐向高效、高强度、高密度 的能源转换技术发展。采暖制冷、热水洗 浴等无不使用着低中温热能。平板太阳能集热器其实是 带有透明盖层的绝热六面体扁盒,围护着 一个可吸收太阳能的集热体,能适应 太阳能的分散性,低能流 密度和克服不少漫射辐射,同时,也能置 身于恶劣的自然环境之中。可以说 平板太阳能集热器占据的领域和地位是不可取代的。从热力学角度来看,人类需要高密度、高能级的能源,但直接 影响人类的最多还是低密度、低能级的能源,也就是中低温热能量,这符合按需、按质用能理念,也更科学、合理。平板太 阳能集热器以其低成本从太阳能获取中低温热能,不会因 核能的应用而失去存在的价值,而更是 一个与日月共存,与人类 未来永续的技术性产品。
        二、平板太 阳能集热器应用方向、问题和前景
        确认了 平板太阳能集热器的总体地位后,从宏观 角度加深了我们对平板的理解,坚定了 我们发展平板技术和产业的信心,从需求 角度去思考和调研平板的具体问题,以找出 平板技术发展路线和方向。
        1. 平板太 阳能集热器的基本形式(不含无盖集热器)包括液 体太阳能集热器、空气太阳能集热器、平板太 阳能吸附集热器。
        2. 平板太 阳能集热器的主要应用方向、问题和前景
        (1)太阳能热水系统
        就生活工作而言,热水 50℃ 左右即可,这样的 热水系统在市场应用基本成熟。生产工艺用热水。工业上 很多工艺也需要中高温(80℃ ~250℃)热水,如消毒、杀菌、漂白、印染、沥青加热、锅炉水预热等。这方面 应用的扩大有可能比民用热水的热利用作用还大。但目前 国内还没有较好定型的相应产品,国外有 小型槽式抛物面聚焦真空管,但要跟踪,不大实 用而未形成产品,国外在 中温平板上有成功先例但价格高昂,国内尚 未有定型的市场化产品。平板太 阳能热水系统的抗冻性能工程用平板太阳能集热器的最大缺陷是抗冻性差,这使得 结冰地区绝大多数采用了双回路系统,因此增加换热器、循环泵和阀门的使用,一次投资增加了 20%左右,增加了 维护和更换防冻液的成本。为此已 有回流排空系统在应用,但须配 套专用回流平板。
        (2)太阳能热水器
        基本作 为生活热水在使用,不管阳 台壁挂太阳能或别墅平板太阳能,在结冰 地区基本是双回路抗冻,也有平板热管热水器,但金属 热管的先天缺陷是寿命短,而双回 路又因需换热和更换防冻液而使成本居高,与直插 真空管相比没有优势,除阳台以外,有大量 厂家都在开发别墅和一体式平板太阳能热水器,但可发 挥平板优势的直接式抗冻热水器,目前,研究还 没有收到可喜成果。
        (3)太阳能干燥
        对于大 多数农村地区农产品如蔬菜、果品、药材、木材、茶叶等烘干基本是 35℃ ~65℃ 的低温干燥,这特别 适合平板太阳能空气集热器的使用,研究也 有适用于生产的太阳能产品,但遗憾 的是还没有低成本、高效的 定型产品供应市场。
        (4)太阳能采暖
        单纯的 短期储能太阳能热水系统来解决建筑采暖,由于冬 夏能量的不平衡,从根本 上讲是不可行的,不能凭 浅显的的体验和认识就去解决相关的复杂问题,而跨季储能,集中供热确是可行的,在丹麦 等欧洲国家已有成功的应用,但需要有更可靠,更高效 的大规格长寿命平板集热器,这是我 们不能回避的一个重大课题。在建筑 上采用太阳能空气集热器可进行热风采暖,所以阵 列空气能集热器、南墙空气能集热器,建筑太 阳能空气幕墙都大有用武之地。
        (5)太阳能空调
        太阳能 空调目前最佳的是单级太阳能溴化锂吸收式制冷,需要热源温度 85℃ ,如果两级,则需 130℃ ,但遗憾 的是国内可靠高效的产品还是个空白。太阳能 吸附式空调用平板太阳能吸附式集热器伴随吸附式制冷技术的成熟,未来发展将大有可为。
        (6)太阳能海水淡化
        高温海 水淡化的结垢是一个难以克服的问题,所以,以色列 走的是低温多效蒸馏的技术路线,对于平 板太阳能集热器,此时有 80℃ ~95℃ 的温度就够了,实际使用温度可能是 65℃ 。
        (7)太阳能低温热发电(ORC)
        高温太 阳能热发电系统普遍采用大面积、高聚焦比、复杂跟 踪的聚焦集热方式,控制繁琐,安装和运行维护复杂,技术难度大。太阳能 中低温热发电技术能弥补高温热发电技术的局限性。该技术 基于太阳能分散性强、能流密度低、易于中 低温收集的特点,集热  温度一般在 80℃ ~200℃ 之间,以有机朗肯循环(Oganic Rankine Cycle,ORC)作为中 低温热发电的热功转换循环,是目前 太阳能热发电技术的重要研究和发展方向,中温平 板太阳能集热器的应用将有无限广阔的前景。
        总之,平板太 阳能集热器具有广阔的市场利用前景,未来随 着城镇化步伐的推进,平板太 阳能集热器将会成为城市热水市场的中流砥柱产品,发挥出 应有的地位和作用。
     
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