平板太陽(yáng)能冰箱

平板太陽(yáng)能冰箱在我國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)"U"字形過(guò)程，現(xiàn)在又在新的起點(diǎn)上逐步抬頭，引起了專家學(xué)者和企業(yè)界的高度關(guān)注。據(jù)有關(guān)資料表明，1997年我國(guó)太陽(yáng)能冰箱的年產(chǎn)量達(dá)350萬(wàn)平方米，其中平板太陽(yáng)能冰箱約占45%，真空管冰箱約占30%。到2001年我國(guó)平板太陽(yáng)能冰箱的比例就下降到了26.3%，而真空管冰箱上升到63.2%。截至目前，經(jīng)過(guò)近10年來(lái)的持續(xù)下滑，我國(guó)平板太陽(yáng)能冰箱產(chǎn)量所占份額也就僅有90%左右了。然而，在國(guó)際市場(chǎng)上，平板太陽(yáng)能冰箱卻始終是主導(dǎo)產(chǎn)品，國(guó)外(如日本、美國(guó)等)90%以上的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)都采用平板型太陽(yáng)集熱器，即使在冬季十分寒冷的丹麥、瑞典等北歐國(guó)家也毫不例。我國(guó)有關(guān)部門對(duì)全球太陽(yáng)能冰箱發(fā)展情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。被統(tǒng)計(jì)的歐洲、美洲、大洋洲和亞洲的21個(gè)國(guó)家中的433家太陽(yáng)能企業(yè)中，有平板太陽(yáng)能冰箱401家，占企業(yè)總數(shù)的92.61%;有真空管太陽(yáng)能冰箱12家，占企業(yè)總數(shù)的2.77%;簡(jiǎn)易太陽(yáng)能冰箱20家，占企業(yè)總數(shù)的4.62%。顯然，在國(guó)外太陽(yáng)能冰箱應(yīng)用中，平板太陽(yáng)能冰箱生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他產(chǎn)品類型企業(yè)數(shù)量。隨著新能源的推廣和普及，以及科技的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)平板太陽(yáng)能冰箱的技術(shù)水平和產(chǎn)品性能、質(zhì)量也在不斷提高，并在一體化等多個(gè)方面表現(xiàn)出獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。2008年北京奧運(yùn)會(huì)工程之一"奧運(yùn)村"，在大規(guī)模太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)招標(biāo)中，選擇了德國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的平板太陽(yáng)能集熱器，讓我國(guó)真空管太陽(yáng)能冰箱生產(chǎn)企業(yè)不得不凝神反思。今年3月6日，在第六屆中國(guó)太陽(yáng)能品牌產(chǎn)品博覽會(huì)上，海爾太陽(yáng)能中標(biāo)澳洲一萬(wàn)平方米平板集熱器大單成為惹人眼紅的新聞。海爾集團(tuán)從德國(guó)引進(jìn)先進(jìn)平板集熱技術(shù)，開發(fā)出適合中國(guó)市場(chǎng)的高溫平板太陽(yáng)能集熱器，成功解決了平板太陽(yáng)能的保溫性、密封性等行業(yè)難題。太陽(yáng)雨、澳柯瑪?shù)葒?guó)內(nèi)品牌企業(yè)也紛紛投資平板太陽(yáng)能冰箱項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能冰箱行業(yè)和建筑業(yè)界的共同努力，我國(guó)平板太陽(yáng)能冰箱正從低谷走向了新的發(fā)展階段。

平板太陽(yáng)能冰箱經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)更趨成熟和完善，并具備了其它類型太陽(yáng)能所不具備的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。一是特別適合與建筑一體化要求。平板太陽(yáng)能冰箱由于其平面結(jié)構(gòu)特性，在太陽(yáng)能的建筑一體化應(yīng)用中，形態(tài)結(jié)構(gòu)靈活隨意，設(shè)計(jì)時(shí)不受形態(tài)或尺寸的約束，易于實(shí)現(xiàn)與建筑構(gòu)件的結(jié)合。再加上它的集熱板為金屬材質(zhì)，可方便采用絲結(jié)、焊接等連接方式，為安裝、維護(hù)和使用提供了便利。二是具有較高的熱效率。因?yàn)檎婵展芴?yáng)能集熱器是由若干根真空管組成的，管子之間存在著間隙，在被太陽(yáng)光照射時(shí)，有一部分太陽(yáng)能沒(méi)有被集熱器所接受。平板太陽(yáng)能集熱器卻是一個(gè)連續(xù)的平面，整個(gè)集熱器表面都可以接受太陽(yáng)光。所以，在相同的采光面積和日照強(qiáng)度下，平板太陽(yáng)能冰箱的日平均效率一般要高于真空管太陽(yáng)能冰箱日平均效率6%以上。三是具有良好的承壓性能。由于平板太陽(yáng)能集熱器的吸熱板是由金屬材料制成的，集熱器與貯水箱的連接也采用金屬零件，因此，可承受來(lái)自自來(lái)水和循環(huán)泵的壓力。目前，城市用水一般都采用集中供水系統(tǒng)，自來(lái)水壓力較高，這就要求從太陽(yáng)能冰箱出來(lái)的熱水要有一定的壓力，從而，減小冰箱出水口與自來(lái)水出水口之間的壓差，為用戶使用提供方便和舒適。四是組成大系統(tǒng)時(shí)性能穩(wěn)定。對(duì)于一些大型的場(chǎng)所，如賓館、游泳館、工廠等地方，在使用太陽(yáng)能冰箱時(shí)，往往需要很多塊太陽(yáng)能集熱器組成大規(guī)模的供水系統(tǒng)。如果采用平板太陽(yáng)能集熱器，在集熱器與系統(tǒng)之間用金屬連接，而不是和真空管太陽(yáng)能冰箱那樣用橡塑件連接，就可以保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，在建立大規(guī)模太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的時(shí)候，往往采用平板太陽(yáng)能集熱。此外，由于平板太陽(yáng)能冰箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便和易于規(guī)?；a(chǎn)，還使得它具有制造成本低、安裝費(fèi)用省和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。當(dāng)然，平板太陽(yáng)能集熱器存在的熱損失偏高和防凍等問(wèn)題，也需要通過(guò)科技創(chuàng)新進(jìn)一步得到解決。為了積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，開拓國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，我們必須重視平板太陽(yáng)能冰箱的研究與開發(fā)，以更加開放的心態(tài)，提高我國(guó)太陽(yáng)能熱利用的技術(shù)水平和國(guó)際化水平。

在由高碳走向低碳的碳革命中，太陽(yáng)能熱利用的節(jié)能環(huán)保備受關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能10%至15%，而住宅采用太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)，將為建筑能耗節(jié)省45%左右。 在由高碳走向低碳的碳革命中，太陽(yáng)能熱利用的節(jié)能環(huán)保備受關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能10%至15%，而住宅采用太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)，將為建筑能耗節(jié)省45%左右。 綜觀太陽(yáng)能熱利用的現(xiàn)狀，國(guó)外主要以平板太陽(yáng)能為主，國(guó)內(nèi)則以真空管為主。在能源利用效率方面，平板熱效率可達(dá)到76%以上。在太陽(yáng)能與建筑一體化應(yīng)用中，平板太陽(yáng)能更符合建筑的美觀性，并且兼具屋面和集熱雙重功能。五星太陽(yáng)能董事長(zhǎng)胡廣良介紹說(shuō)，太陽(yáng)能與建筑一體化是讓太陽(yáng)能成為建筑的一部分，在為用戶提供熱水的同時(shí)，也為整個(gè)建筑的節(jié)能減排發(fā)揮作用。 由于平板太陽(yáng)能更節(jié)能、更安全及美觀耐用等優(yōu)點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)使用頻率大大超過(guò)真空管太陽(yáng)能，是國(guó)際市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。低碳化已成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流，隨著國(guó)家政策的出臺(tái)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，加上國(guó)內(nèi)各大型平板太陽(yáng)能生產(chǎn)企業(yè)的努力，中國(guó)的平板太陽(yáng)能必將迎來(lái)一個(gè)黃金時(shí)期。對(duì)此胡廣良表示:"上海仙能環(huán)保設(shè)備有限公司作為中國(guó)平板太陽(yáng)能的研發(fā)、

制造企業(yè)的先行者，將會(huì)不遺余力地推動(dòng)平板太陽(yáng)能的普及和發(fā)展。

在我國(guó)太陽(yáng)能冰箱市場(chǎng)上，目前真空管冰箱占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，而且發(fā)展勢(shì)頭也異?；鸨熬案敲匀?。但我們不可忽視的是近年來(lái)平板冰箱異軍突起，成為展會(huì)上的亮點(diǎn)，國(guó)內(nèi)用戶的新寵，國(guó)際市場(chǎng)的主流，甚至還被一些專家學(xué)者認(rèn)為是未來(lái)太陽(yáng)能

冰箱的發(fā)展方向。如果我們沾沾自喜于真空管冰箱的規(guī)模和水平，而不去認(rèn)真地研究平板太陽(yáng)能冰箱的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展，我們就不可能放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，把握未來(lái)，掌握進(jìn)軍國(guó)際高端市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。

平板集熱器是平板冰箱的關(guān)鍵部件，其熱性能高低是衡量冰箱好壞的重要指標(biāo)。它主要包括涂有選擇性吸收涂層的吸熱板、透光材料蓋板、保溫層和外殼四大部分。當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)玻璃蓋板照在平板吸熱板上時(shí)，其中大部分太陽(yáng)輻射能為吸收體所吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并傳向流體通道中的工質(zhì)。通過(guò)自然循環(huán)或強(qiáng)迫循環(huán)，而將儲(chǔ)水箱內(nèi)的水加熱。吸熱板的材料國(guó)外基本上都用銅和不銹鋼，國(guó)內(nèi)已經(jīng)大量采用銅材、鋁合金、鋼材、鍍鋅板，沿海水質(zhì)較差的地區(qū)，則可用塑料或玻璃來(lái)替代。因?yàn)榻饘俦砻娴姆瓷渎矢?，吸收率低，為了增?qiáng)吸收效果，必須在金屬表面也即吸熱板上制備涂層。按制備工藝不同，可將涂層分為電鍍涂層、電化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層、真空鍍膜涂層和涂料涂層四種主要形式。因?yàn)榧療崞髦車强諝猓援?dāng)集熱器的吸熱板在轉(zhuǎn)

變太陽(yáng)輻射能量為水的熱能時(shí)，也向周圍環(huán)境散失熱量，這就使太陽(yáng)輻射能量不能全部轉(zhuǎn)化成水的熱量。為了減輕這部分能量的損失，在吸熱板上面安裝透光材料蓋板，使蓋板透過(guò)可見光而不透過(guò)遠(yuǎn)紅外線，從而減少能量散失，更有效地提高吸熱板和水的溫度。優(yōu)質(zhì)透光材料蓋板對(duì)冰箱的效率及壽命有很大影響。目前國(guó)內(nèi)外采用的蓋板材料主要有普通平板玻璃、鋼化玻璃和玻璃鋼等，其中應(yīng)用最廣泛的還是鋼化玻璃。在吸熱板的四周和底部安放保溫材料，用來(lái)減少集熱器向四周環(huán)境散失熱量，以提高集熱器的效率。常用的保溫材料有巖棉、礦棉、聚苯乙烯和聚氨脂等。聚苯乙烯在溫度較高時(shí)會(huì)收縮，因此在使用它作保溫材料時(shí)，往往在它與吸熱板之間先放一薄層巖棉或礦棉。為了將吸熱板、透光蓋板和保溫層組成一個(gè)整體，并保持有一定的剛度和強(qiáng)度便于安裝，需要有一個(gè)較為堅(jiān)固美觀的外殼，一般用鋁材、鋼材、塑料、玻璃等做成。此外，平板太陽(yáng)能冰箱還有儲(chǔ)水箱、支架、管道極其配件等結(jié)構(gòu)要素。

21世紀(jì)90年代，中國(guó)已經(jīng)開始對(duì)太陽(yáng)能吸附制冷冰箱的研究，但是大多數(shù)還局限在實(shí)驗(yàn)室，尚未達(dá)到預(yù)期的實(shí)用化程度，主要原因是受到制取溫度高及太陽(yáng)能的時(shí)間局限性的影響。同時(shí)，太陽(yáng)能吸附制冷冰箱室外吸附床和室內(nèi)制冷器之間需要管路連接，也是影響太陽(yáng)能吸附制冷冰箱進(jìn)入批量生產(chǎn)階段的主要障礙。

為了解決以上各種缺陷，國(guó)內(nèi)研究人員從系統(tǒng)循環(huán)機(jī)理、吸附制冷工質(zhì)對(duì)的選擇、平板太陽(yáng)能冰箱的性能、內(nèi)外特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)等諸多方面對(duì)太陽(yáng)能固體吸附式制冷技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析研究。上海交通大學(xué)制冷所熱環(huán)境研究室孫長(zhǎng)江經(jīng)過(guò)數(shù)年潛心研究，按照批量生產(chǎn)所要求的工藝和流程，制造了兩臺(tái)太陽(yáng)能吸附式冰箱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該冰箱性能較為穩(wěn)定，證明這種平板太陽(yáng)能冰箱在技術(shù)上已經(jīng)具備了成熟的生產(chǎn)制造條件。

在太陽(yáng)能吸附冰箱中，吸附工質(zhì)對(duì)的選擇非常重要。國(guó)內(nèi)研究人員嘗試研究不同的吸附工質(zhì)對(duì)的吸附特性，其中包括CoF2-NH3、SrCl2-NH3、活性炭-甲醇、活性炭-乙醇等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CoF2-NH3工質(zhì)對(duì)的單位吸附量大，達(dá)到最大吸附量時(shí)的溫度要求低，吸附周期短，并且多次重復(fù)吸附后既不結(jié)塊、也不膨脹，為化學(xué)吸附式制冷系統(tǒng)的小型化和實(shí)用化提供了新的可能性;SrCl2-NH3工質(zhì)對(duì)的吸附制冷量大，適宜太陽(yáng)能或低品位余熱驅(qū)動(dòng)，是性能優(yōu)良的工質(zhì)對(duì);活性炭-甲醇工質(zhì)對(duì)較之活性炭-乙醇工質(zhì)對(duì)更適用于太陽(yáng)能固體吸附式制冰機(jī)中。

高效太陽(yáng)能集熱器是平板太陽(yáng)能冰箱的關(guān)鍵部件，有非聚焦型太陽(yáng)能集熱器和聚焦型太陽(yáng)能集熱器兩類。其中，非聚焦型太陽(yáng)能集熱器分為平板型、真空管和CPC型三種，這三種集熱器集熱溫度均不高，在250℃以下，屬于低溫或者中溫太陽(yáng)能集熱器;聚焦型太陽(yáng)能集熱器分為槽式、碟式和塔式三種，通常情況下，這三種聚焦型集熱器集熱溫度均可達(dá)300℃以上，屬于中高溫集熱器。對(duì)于平板太陽(yáng)能冰箱而言，非聚焦型太陽(yáng)能集熱器主要應(yīng)用于太陽(yáng)能吸附制冷冰箱系統(tǒng)，而聚焦型太陽(yáng)能集熱器可應(yīng)用于太陽(yáng)能光電制冷冰箱系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽(yáng)能集熱器的研究和利用多限于中低溫范圍。