太阳能系统选择

1、太阳能行业现状及各代表企业特点目 录一、太阳能热水器的发展历程和行业现状31、中国太阳能热水器发展的4个阶段32、中国太阳能热水器发展现状53、太阳能与建筑结合是太阳能热水器/系统产业发展的必然趋势6二、太阳能集热器介绍7(一)全真空玻璃管8(二)热管（冷凝式）10(三)热管（翅片式）12(四)U型管13(五)平板型集热器15三、太阳能系统选择原则17四、太阳能集热系统对比18五、集热器性能对比191、质量目标202、质量保证主要措施203、质量保证的具体实施措施21一、 太阳能热水器的发展历程和行业现状1、中国太阳能热水器发展的4个阶段中国的太阳能热水器发展经历了闷晒式、平板式以及全玻璃真空

2、管式和新型平板式四个发展阶段。1) 闷晒式太阳能热水器（主要在19701980年代）20世纪7080年代，由于国家经济发展落后，人民生活水平较低，一些生活条件稍好的居民为解决夏天的洗澡问题，发明了各种形式的闷晒式热水器（汽油桶式、汽车油箱式、橡胶袋式等），由于这种形式的热水器存在着效率低、散热快、储水量小、冬季无法使用等缺点，无法大面积推广，因此没得到大力发展。现在只在西部太阳能资源好但相对较为贫困的地区有市场，占全部市场份额的12。2) 平板式太阳能热水器（19801995年代）20世纪80年代，由于能源短缺，在国家支持下国内许多科研院所、大专院校开始从事太阳能热利用的研究工作，以平板式太阳

3、热水器为主的一些生产制造企业相继诞生，但发展比较缓慢，这是中国太阳能热水器发展的第二阶段。由于当时我国经济基础相对薄弱，和国际接轨不够，人们没有采用防冻液等工质运行，给人们的感觉是平板式太阳热水器冬季不能运行，且夜间散热量较大，因此没有得到大力发展。3) 全玻璃真空管太阳能热水器（1990现代）在“七五”至“十五”（19862005年）期间，通过科技攻关和示范推广，将一大批科研成果转化为生产力，如：铜铝复合平板太阳集热器、全玻璃真空管太阳集热器及热水器等，尤其是立式单靶磁控溅射铝氮铝全玻璃真空太阳集热管技术的成功转化，全面带动了我国太阳能热利用的产业化进程。1996年以前，太阳能热水器产品以平

4、板型为主，占70%以上；1996年后，真空管型太阳热水器逐步成为市场主导产品，现已占市场90%以上，进入中国太阳能热水器发展的第三阶段。4) 高效平板集热器大力发展时代（2012开始） 从2008年开始的家电下乡政策的实施，太阳能行业从2008年底开始得到了高速发展，农村市场和低端市场的真空管一体机销量大增，透支了市场，随着2013年家电下乡政策的结束，真空管太阳能热水器的销量锐减，目前的太阳能热水器生产企业已经从最繁荣时期的5000多家减少到1000多家，同时随着房地产市场的持续增长和城镇的快速发展，真空管一体式热水器的发展遇到了瓶颈问题-安装空间不够、冬天不好使易炸管、自由落水没有压力、不

5、易于建筑结合、用水时要先放掉很多冷水。而这时由于焊接技术的进步和金属薄板卷材磁控溅射镀膜水平的提高，整版焊接式新型平板集热器诞生了，这种集热器的的热量得到了提高，热损降低，承压能力强，盖板采用钢化玻璃抗冲击能力提高使用寿命长。平板集热器因为易于建筑结合（可以平铺在坡屋顶上、也可以安装在阳台上、南立面上，甚至可以作为玻璃幕墙使用），承压运行可以通过防冻工质实现集热器和水箱的分离，一年四季可以安全运行，水箱承压，洗浴时的舒适度增大，因此平板集热器以200%300%的增长速度增长。但由于真空管热水器的基数庞大，目前平板集热器的年产量还小于真空管热水器，但在2017年两者的产量会接近持平。2、中国太阳

6、能热水器发展现状太阳能热水器是我国太阳能热利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的太阳能产品。由我国自主开发生产的全玻璃真空管太阳能集热器科技水平、制造技术、生产规模均处于国际领先水平。我国太阳能热水器行业近十年来发展迅猛，数据显示，我国已成为世界上最大的太阳能热利用产品生产国、应用国和出口国。2006年全国总产量为1800万m2，总保有量为9000万平方米，累计节约标准煤两亿多吨，二氧化碳减排约两亿吨；而到2010年，全国总产量达到4900万m2，占世界总量90以上，总销售额约600亿元，总保有量达16800万m2，占世界总量70以上，雄居世界首位，表一是1998-2010我国太阳能热水器年生产

7、量和累计保有量及增长率。表一 1998年2010年中国太阳能热水器产量表年 份年产量/万 m2年增长率/ %保有量/万 m2年增长率/ %1998350150019995004320003320006402826003020018202832002320021000224000252003120020500025200413501362002420051500117500212006180020900020200723403010800202008310025.81250015.72009420035.514500162010490016.71680015.93、太阳能与建筑结合是太阳能热水器

8、/系统产业发展的必然趋势随着我国太阳能热水器的发展，如何与建筑合理结合已逐渐成为未来太阳能热水器产业发展的关键。太阳热水器以其安全、节能、经济、绿色环保等优点逐渐为消费者接受，目前在中国城市热水器市场年需求近千万台，但是太阳能热水器还不是热水器消费中的主流，燃气热水器和电热水器的市场占有率还高于太阳能热水器。常规的太阳能光热设备（包括太阳能开水器、太阳能热水器、太阳能取暖装置等）通常是在房屋建造好以后，通过打孔、拉固、打膨胀螺丝等手段再固定在房顶上的，这不仅破坏了建筑的整体美，而且难以解决抗飓风、防冰雹、防冻、安全保护等一系列问题；同时漏水问题、管道的布设困难问题、破坏建筑防水层等一系列问题也

9、时有发生，这些难以克服的种种弊端严重制约了太阳能光热设备的进一步普及应用。为了提高太阳能热水器在大中型城市的发展，太阳能与建筑结合是必由之路。以平板型太阳集热器为主体的太阳能热水器，很适合实现太阳能与建筑相结合，也是最受建筑设计师欢迎的产品。平板集热器可以直接在屋面或自家阳台安装，还可以做成幕墙、遮阳罩、遮雨蓬、围栏飘板等，既可以分户独立使用，也可以集中采热供热，从实现太阳能热水器与城市建筑一体化的前景上看，全玻璃真空管太阳能热水器显然是无法跟平板型太阳能热水器相抗衡的，安全可靠的平板太阳能热水器很好地解决了城市建筑一体化中的难题，也成为中国太阳能城市征程的起点。二、 太阳能集热器介绍第一阶段

10、：太阳能热水利用初期摸索（时间段）第二阶段：各类太阳能热水利用技术探索与发展（时间段）第三阶段：产品技术成熟 开始普及 优胜劣汰 细分各类产品的市场地位（时间段）(一) 全真空玻璃管国内应用比较多的是多层渐变铝氮铝(Al-N/Al)涂层全玻璃真空集热管像一个拉长的暖水瓶胆，先由美国欧文斯一依利诺伊（OwenSillinoiS）公司推出商品，其构造如上图由两根同轴圆玻璃管组成，内、罩玻璃管间抽成高真空，太阳选择性吸收涂层（表面、膜系）沉积在内管的外表面构成吸热体，将太阳光能转换为热能，加热内玻璃管内的传热流体。全玻璃真空集热管采用单端开口的设计，通过一端内、罩管环形熔封起来，其内管另一端是密闭半

11、球形圆头，带有吸气剂的弹簧卡子，将吸热体玻璃管回头支承在罩玻璃管的排气内端部。当吸热体吸收太阳辐射而温度升高时，吸热体玻璃管圆头形成热膨胀的自由端，缓冲了工作时引起真空集热管开口端部的热应力。吸气剂蒸散后吸收真空集热管在存放及工作过程中所释放的微量气体。 在中国，由清华大学研究并开发的磁控溅射铝氮铝（AI-N/AI）涂层，大大降低了真空管产品的制造成本，由此也开始了中国太阳能产业，真空管太阳能相关产品的急速膨胀。 运行安全问题 玻璃管直接与被加热流体接触，由于玻璃易碎易裂，极易造成系统瘫痪； 密封可靠问题 玻璃管与金属容器的密封只能靠硅胶圈，其寿命及密封可靠性不能满足建筑行业需要； 结垢清理问

12、题 由于玻璃管是盲管形式，流体在玻璃管中的加热温度又恰恰在钙、镁离子易于氧化析出的范围，水垢沉积清理问题很难解决； 承压运行问题 硅胶密封及玻璃的脆性都决定了系统不能承压运行，限制了承压式热水器及大型系统的应用； 集热器寿命问题 玻璃管的绝热性能依赖真空夹层，真空度的保持年限无法达到建筑行业要求。以上这些问题，决定了全玻璃真空管很难建材化和被大规模商业应用。目前国内太阳能热水器市场，该类产品集中在农村或城乡结合，也被称作“螺丝刀”产业。全国以山东、浙江、江苏省为集中，采用不锈钢焊接非承压式水箱。而这一类的产品在实际使用过程中，无法控制水温，而水箱经常高温则加快各部件的老化失效，因此维护的频率非

13、常高。另外非承压热水系统在国外很多国家被限制使用在民用，也是因为在4060的温度区间是最容易滋生细菌。全真空玻璃管随着家电下乡政策开展以来，大量生产企业加入该行业，市场上涌现出上百种品牌，以代理商的形式进行推广，在二三线城市和农村市场以其物美价廉的特点深受老百姓喜爱，得到了很好的推广应用。(二) 热管（冷凝式） 产品原理： 太阳光透过玻璃管照射在吸热板上，太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。吸热管吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，并迅速上升到冷凝端，放出汽化潜热后冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端。利用热管内少量工质的汽液相变循环过程可连续地将吸收的太阳能传递到冷凝端加热水。为使热管

14、内冷凝后的液体工质流回蒸发端，热管真空管工作时与地面的倾角应大于10°。 热管是一种高效导热元件，安装在全玻璃真空管中。热管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属片，将玻璃管转换的太阳能热量传导给热管蒸发端，热管再利用内部真空状态下工质的蒸发吸热和放热冷凝，将热量传导到被加热流体中。这样既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，解决了全玻璃真空管集热器的一系列缺点，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点。热管内采用的工质一般凝固点低，可保证在气温低于0的环境中不被冻坏。 该类型产品对比完全真空管式的太阳能热水器，系统可以设计成为承压式，但在实际应用中，因为在中国地区，

15、水质较差，所以冷凝端的铜管与水高温接触，很容易结垢，一般使用不超过2年便会因为插入水箱内的冷凝端结垢，系统效率大大降低。热管-翅片式太阳能集热器的缺点是热量转换带来一定的热效率降低，同时有双真空结构所带来的结构复杂及造价高问题。当然结构复杂本身也极易导致装置的可靠性和寿命问题。目前无论国外还是国内太阳能行业所用热管，都还有很大改进空间，如能在制作及检验技术上更进一步，热管-真空管集热器将是一种非常有前途的集热器形式。 热管-真空管集热器有封装式和插入式两种，前者的问题是造价高和真空度降低快，后者的问题是转换效率低。该类产品与冷凝式热管原理类似，只是在内部采用了高选择性的吸热材料（如Tinox或

16、者Bluetec）蓝膜，使吸热体本身具备较高的吸热效率，在通过与吸热膜焊接的铜管将热量进行传递。该类产品作为高温真空管集热器，在封装时对玻璃管抽真空，因此可以被广泛应用于一些高寒地区或者工业制热。相对于前一类冷凝式的热管产品，采用翅片焊接的方式则更多的被国外企业所接受，而产品的质量相对稳定。但因为热管导热的方式是一样的，因此应用的时候也需考虑水质或者环境等因素。值得关注的一点，这类产品与海林所生产的高效率平板式太阳能集热器相对比，在升温曲线上面，在超过80之后，升温效率非常高，因此被建议使用在需要瞬时高温热水的工业场所。另外在制造上对于密封和真空度的要求，成本反而高于平板式集热器。(三) 热管

17、（翅片式）(四) U型管 U型管真空管集热器是在全玻璃真空管中插入弯成U型的金属管，在U型金属管和全玻璃真空管之间，同样有与二者均紧密接触的金属翅片，使二者之间进行热传导工作，被加热流体在金属管中流过，吸收全玻璃真空管收集的太阳能热量而被加热，从而构成U型管真空管太阳能集热器。 U型管真空管集热器和热管真空管集热器一样，既实现了玻璃管不直接接触被加热流体，又保留了全玻璃真空管在低温环境中散热少，加热工质温度高的优点，同时还避免了热管真空管集热器双真空结构带来的一系列问题。同时由于被加热流体是在玻璃管中被加热，热量转换相对真空管更直接，整体效率也略高于热管真空管集热器。 但它的主要问题是以水为工

18、质时，仍存在金属管冻裂、杂质和集垢，受环境气候影响较大，容易产生高温和损坏等问题。市场最常见的产品也以分体式和阳台壁挂式为主导，但在实际应用上，U型管因为其结构和液体流动方式，一旦系统停止运行，则在管内形成高压，而将循环所用的媒介蒸发，导致系统不能正常工作。(五) 平板型集热器 平板型集热器采用吸热膜层与金属基材结合，通过流道内的介质循环换热，介质在铜管内循环可采用丙二醇，不与生活热水接触，干净、卫生、防冻。一年四季可使用，不存在金属管冻裂、杂质和集垢问题，受环境气候影响不大；集热器内四周及背面采用保温材料隔热保温，保温性能稳定，真空玻璃的保温性会随真空性的降低而降低，平板型集热器效率长时间使

19、用后变化小，达到一定高温的情况下，集热器与大气灰达到热平衡，不容易产生高温问题。平板型集热器采用超白低铁布纹钢化玻璃，无光污染，适合在高层建筑上使用，而且不用担心恶劣天气下集热器本身的抗冲击性能，即使玻璃破碎，也是颗粒装的会落入铝合金边框中而不会洒落到地面，解决了真空管集热器玻璃易碎和落到地面给业主生命及财产带来的安全隐患的问题，平板型集热器安全性高。因其结构为平板型，解决了集热器与建筑结合难的问题、安全问题、爆管炸管问题、以及使用寿命更长，在城市高层建筑上得以成功应用，平板型太阳能热水系统在国外有几十年的成功使用经验，加上国家宏观政策的引导，使得高层建筑从设计到施工得到同步进行，即不影响建筑

20、外观，同时也满足节能环保的要求，以万科地产为例，在北京开工的10多个住宅项目中，全部采用的平板型集热器热水系统。平板型集热器所采用的吸热膜层分为：黑铬、阳极氧化、国产蓝膜、德国进口蓝膜；黑铬和阳极氧化型的平板型集热器主要在南方应用比较多，因为南方环境温度高，日照时间长，热水需求相对较小，这两种集热器的热效率较低，工艺简单、价格便宜，比较容易被用户所接受。德国进口蓝膜与国产蓝膜的最大区别在于膜层的保护层，德国进口的蓝膜分为4层，最上面石英玻璃保护，使用寿命可达25年以上，在使用25年后检测吸热效率值降低了5%。国产蓝膜因国内生产公司的限制，只有3层，没有最上面的保护层，加工工艺的不同导致吸热膜层

21、的使用寿命会受外界因素影响较大，工艺相对简单，价格略低。三、 太阳能系统选择原则ü 美观ü 安全ü 长寿命ü 低成本ü 热效率ü 便于管理ü 使用方便四、 太阳能集热系统对比项目真空管太阳热水系统平板太阳热水系统全玻璃真空管热管、U型管初投资成本低成本高成本较高系统稳定性较差，容易炸管，单管破损系统停运。较稳定，单管破坏不会影响系统的正常使用稳定，系统设备整体的安全性能较真空管高系统使用寿命较短，一般为8-10年较短，一般为8-10年使用寿命长，一般在25年以上安全性低较低高与建筑结合的效果与建筑的结合性较差，会破坏建筑外观

22、。结构性能较差，很难成为其功能材料。美观：与建筑可以完美的融合，即可以成为建筑的功能材料，也可以作为建筑的装饰材料系统应用情况在过去几年里推广应用较多，随着城市热水系统的大面积使用，因其结构性能的不稳定及与城市建筑的结合性差等原因，在我国市场份额逐步缩小。在城市高层建筑中，因为易于与建筑结合，性能稳定，作为欧美市场的太阳能主流产品，平板太阳能热水系统在我国的应用普及率越来越高。使用方便性较方便，部分部品部件需要定期更换和清洗除垢，维护频率高。方便，完全智能化自动控制，维护频率低。五、 集热器性能对比性能全玻璃真空管型集热器全玻璃U形管真空管型集热器全玻璃热管真空管集热器平板型太阳集热器耐压较低

23、，一般不超过0.1MPa较高,一般可达0.6MPa较高,一般可达0.6MPa较高,一般可达0.6MPa耐热冲击较差较好较好较好空晒、闷晒较差较好较好较好美观差差差好，适合建筑一体化安全差差差好长寿命8-10年8-15年8-15年25-30年低成本低最高高较低，可替代建筑材料热效率一般一般一般好（基于采光面积下的集热效率最高）便于管理维护较频繁维护较少维护较少后期维护少总而言之，不管是哪种类型的真空管太阳能都离不开管式的形式，而应用的太阳能热水器产品上，虽然有承压和非承压之分，但在实际外观方面差异性并不大。而对于真空玻璃管本身的材料特性，难以与建筑一体化，也无法避免光污染。而平板型从本身的结构上

24、，更适于与建筑结合，且美观、安全、低成本、长寿命、便于维护和管理六、 太阳能热水系统方案介绍（一） 项目特点：3栋住宅楼为713层平屋面，非常适合做集中太阳能热水系统。甲方为节约一次投资成本，屋面未设置太阳能热水机房，所有管道设备明露，故系统选择上重点关注初期投资、防冻、热损失、运行维护问题。（二） 太阳能热水系统方案选择比较：选择初投资成本较低的系统进行选择比较。系统形式集中集热储热分户供热水（采用平板集热器）集中集热分户供热水（采用全玻璃真空管闭式系统）集中集热分户供热水（采用全玻璃真空管开式系统）一次投资初投资在所有太阳能热水系统中处于较低初投资在所有太阳能热水系统中处于次最低，户均28

25、00。初投资在所有太阳能热水系统中处于最低，户均2800。寿命集热器25年集热器15年（一般的10年）集热器15年（一般的10年）系统介绍集热部分采用闭式系统集热部分采用闭式系统集热部分开式热交换采用盘管在水箱内进行（因为无机房未防冻不宜采用板换）热交换采用盘管在水箱内进行（因为无机房未防冻不宜采用板换）不需要热交换，但要控制水箱水温过高，进行冷热水混合，有热量和水量浪费。开式水箱一个开式水箱一个开式水箱一个供水循环泵供水循环泵供水循环泵补水管可不设水处理设备，最多每年清洁一次水箱。补水管可不设水处理设备，最多每年清洁一次水箱。补水管需设水处理设备，并定期更换填料。防冻集热闭式系统采用防冻工质

26、（冰点-25），供热系统做电伴热保温（确保不低于5），按甲方要求水泵处做彩钢板简易维护罩1.5*1.5*1.5米（一侧能打开检修）。集热闭式系统采用防冻工质（冰点-25），供热系统做电伴热保温（确保不低于5），按甲方要求水泵处做彩钢板简易维护罩1.5*1.5*1.5米（一侧能打开检修）。集热开式系统，需高架集热器（结构成本高），冬天没太阳的时候放空集热器管道内的水。供热系统做电伴热保温（确保不低于5），按甲方要求水泵处做彩钢板简易维护罩1.5*1.5*1.5米（一侧能打开检修）。热损失无太阳能热水机房、冬天热损大，热水水箱做加强保温50-100mm，热水供水管道保温30-60mm厚。运行维护简单系统设计控制严格，防止集热器超压炸管。防其他外力破