平板太阳能起源

在由高碳走向低碳的碳革命中，太阳能热利用的节能环保备受关注。据统计，太阳能热水系统可以实现建筑节能10%至15%，而住宅采用太阳能供暖系统，将为建筑能耗节省45%左右。　在由高碳走向低碳的碳革命中，太阳能热利用的节能环保备受关注。据统计，太阳能热水系统可以实现建筑节能10%至15%，而住宅采用太阳能供暖系统，将为建筑能耗节省45%左右。　综观太阳能热利用的现状，国外主要以平板太阳能为主，国内则以真空管为主。在能源利用效率方面，平板热效率可达到76%以上。在太阳能与建筑一体化应用中，平板太阳能更符合建筑的美观性，并且兼具屋面和集热双重功能。五星太阳能董事长胡广良介绍说，太阳能与建筑一体化是让太阳能成为建筑的一部分，在为用户提供热水的同时，也为整个建筑的节能减排发挥作用。　由于平板太阳能更节能、更安全及美观耐用等优点，在全球范围内使用频率大大超过真空管太阳能，是国际市场上的主流产品。低碳化已成为不可逆转的潮流，随着国家政策的出台和国内市场的需求，加上国内各大型平板太阳能生产企业的努力，中国的平板太阳能必将迎来一个黄金时期。对此胡广良表示：“上海仙能环保设备有限公司作为中国平板太阳能的研发、

制造企业的先行者，将会不遗余力地推动平板太阳能的普及和发展。

在我国太阳能冰箱市场上，目前真空管冰箱占有绝对优势是一个不争的事实，而且发展势头也异常火爆，前景更是迷人。但我们不可忽视的是近年来平板冰箱异军突起，成为展会上的亮点，国内用户的新宠，国际市场的主流，甚至还被一些专家学者认为是未来太阳能

冰箱的发展方向。如果我们沾沾自喜于真空管冰箱的规模和水平，而不去认真地研究平板太阳能冰箱的优势与发展，我们就不可能放眼长远，把握未来，掌握进军国际高端市场的主动权。

一、平板太阳能冰箱的基本构造

平板型太阳能冰箱主要是由平板集热器、储水箱、水管、支架及配件等部分组成。平板集热器是平板冰箱的关键部件，其热性能高低是衡量冰箱好坏的重要指标。它主要包括涂有选择性吸收涂层的吸热板、透光材料盖板、保温层和外壳四大部分。当阳光透过玻璃盖板照在平板吸热板上时，其中大部分太阳辐射能为吸收体所吸收，转变为热能，并传向流体通道中的工质。通过自然循环或强迫循环，而将储水箱内的水加热。吸热板的材料国外基本上都用铜和不锈钢，国内已经大量采用铜材、铝合金、钢材、镀锌板，沿海水质较差的地区，则可用塑料或玻璃来替代。因为金属表面的反射率高，吸收率低，为了增强吸收效果，必须在金属表面也即吸热板上制备涂层。按制备工艺不同，可将涂层分为电镀涂层、电化学转化涂层、真空镀膜涂层和涂料涂层四种主要形式。因为集热器周围是空气，所以当集热器的吸热板在转

变太阳辐射能量为水的热能时，也向周围环境散失热量，这就使太阳辐射能量不能全部转化成水的热量。为了减轻这部分能量的损失，在吸热板上面安装透光材料盖板，使盖板透过可见光而不透过远红外线，从而减少能量散失，更有效地提高吸热板和水的温度。优质透光材料盖板对冰箱的效率及寿命有很大影响。目前国内外采用的盖板材料主要有普通平板玻璃、钢化玻璃和玻璃钢等，其中应用最广泛的还是钢化玻璃。在吸热板的四周和底部安放保温材料，用来减少集热器向四周环境散失热量，以提高集热器的效率。常用的保温材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯和聚氨脂等。聚苯乙烯在温度较高时会收缩，因此在使用它作保温材料时，往往在它与吸热板之间先放一薄层岩棉或矿棉。为了将吸热板、透光盖板和保温层组成一个整体，并保持有一定的刚度和强度便于安装，需要有一个较为坚固美观的外壳，一般用铝材、钢材、塑料、玻璃等做成。此外，平板太阳能冰箱还有储水箱、支架、管道极其配件等结构要素。

二、平板太阳能冰箱的发展情况

平板太阳能冰箱在我国的发展经历了一个“U”字形过程，现在又在新的起点上逐步抬头，引起了专家学者和企业界的高度关注。据有关资料表明，1997年我国太阳能冰箱的年产量达350万平方米，其中平板太阳能冰箱约占45%，真空管冰箱约占30%。到2001年我国平板太阳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，经过近10年来的持续下滑，我国平板太阳能冰箱产量所占份额也就仅有90%左右了。然而，在国际市场上，平板太阳能冰箱却始终是主导产品，国外(如日本、美国等)90%以上的太阳能热水系统都采用平板型太阳集热器，即使在冬季十分寒冷的丹麦、瑞典等北欧国家也毫不例。我国有关部门对全球太阳能冰箱发展情况进行了统计分析。被统计的欧洲、美洲、大洋洲和亚洲的21个国家中的433家太阳能企业中，有平板太阳能冰箱401家，占企业总数的92.61%；有真空管太阳能冰箱12家，占企业总数的2.77%；简易太阳能冰箱20家，占企业总数的4.62%。显然，在国外太阳能冰箱应用中，平板太阳能冰箱生产经营企业远远大于其他产品类型企业数量。随着新能源的推广和普及，以及科技的进步和发展，我国平板太阳能冰箱的技术水平和产品性能、质量也在不断提高，并在一体化等多个方面表现出独特的发展优势。2008年北京奥运会工程之一“奥运村”，在大规模太阳能热水系统招标中，选择了德国企业生产的平板太阳能集热器，让我国真空管太阳能冰箱生产企业不得不凝神反思。今年3月6日，在第六届中国太阳能品牌产品博览会上，海尔太阳能中标澳洲一万平方米平板集热器大单成为惹人眼红的新闻。海尔集团从德国引进先进平板集热技术，开发出适合中国市场的高温平板太阳能集热器，成功解决了平板太阳能的保温性、密封性等行业难题。太阳雨、澳柯玛等国内品牌企业也纷纷投资平板太阳能冰箱项目。经过太阳能冰箱行业和建筑业界的共同努力，我国平板太阳能冰箱正从低谷走向了新的发展阶段。

三、平板太阳能冰箱的优势特点

平板太阳能冰箱经过了几十年的发展，技术已经更趋成熟和完善，并具备了其它类型太阳能所不具备的优势特点。一是特别适合与建筑一体化要求。平板太阳能冰箱由于其平面结构特性，在太阳能的建筑一体化应用中，形态结构灵活随意，设计时不受形态或尺寸的约束，易于实现与建筑构件的结合。再加上它的集热板为金属材质，可方便采用丝结、焊接等连接方式，为安装、维护和使用提供了便利。二是具有较高的热效率。因为真空管太阳能集热器是由若干根真空管组成的，管子之间存在着间隙，在被太阳光照射时，有一部分太阳能没有被集热器所接受。平板太阳能集热器却是一个连续的平面，整个集热器表面都可以接受太阳光。所以，在相同的采光面积和日照强度下，平板太阳能冰箱的日平均效率一般要高于真空管太阳能冰箱日平均效率6%以上。三是具有良好的承压性能。由于平板太阳能集热器的吸热板是由金属材料制成的，集热器与贮水箱的连接也采用金属零件，因此，可承受来自自来水和循环泵的压力。目前，城市用水一般都采用集中供水系统，自来水压力较高，这就要求从太阳能冰箱出来的热水要有一定的压力，从而，减小冰箱出水口与自来水出水口之间的压差，为用户使用提供方便和舒适。四是组成大系统时性能稳定。对于一些大型的场所，如宾馆、游泳馆、工厂等地方，在使用太阳能冰箱时，往往需要很多块太阳能集热器组成大规模的供水系统。如果采用平板太阳能集热器，在集热器与系统之间用金属连接，而不是和真空管太阳能冰箱那样用橡塑件连接，就可以保证整个系统的稳定性。因此，在建立大规模太阳能热水系统的时候，往往采用平板太阳能集热。此外，由于平板太阳能冰箱结构简单，加工方便和易于规模化生产，还使得它具有制造成本低、安装费用省和使用寿命长等特点。当然，平板太阳能集热器存在的热损失偏高和防冻等问题，也需要通过科技创新进一步得到解决。为了积极参与国际竞争，开拓国内高端市场，我们必须重视平板太阳能冰箱的研究与开发，以更加开放的心态，提高我国太阳能热利用的技术水平和国际化水平。

平板太阳能冰箱吸附制冷技术

21世纪90年代，中国已经开始对太阳能吸附制冷冰箱的研究，但是大多数还局限在实验室，尚未达到预期的实用化程度，主要原因是受到制取温度高及太阳能的时间局限性的影响。同时，太阳能吸附制冷冰箱室外吸附床和室内制冷器之间需要管路连接，也是影响太阳能吸附制冷冰箱进入批量生产阶段的主要障碍。

为了解决以上各种缺陷，国内研究人员从系统循环机理、吸附制冷工质对的选择、平板太阳能冰箱的性能、内外特性分析及优化设计等诸多方面对太阳能固体吸附式制冷技术进行了详细分析研究。上海交通大学制冷所热环境研究室孙长江经过数年潜心研究，按照批量生产所要求的工艺和流程，制造了两台太阳能吸附式冰箱。实验结果表明该冰箱性能较为稳定，证明这种平板太阳能冰箱在技术上已经具备了成熟的生产制造条件。

在太阳能吸附冰箱中，吸附工质对的选择非常重要。国内研究人员尝试研究不同的吸附工质对的吸附特性，其中包括CoF2-NH3、SrCl2-NH3、活性炭-甲醇、活性炭-乙醇等。实验结果表明，CoF2-NH3工质对的单位吸附量大，达到最大吸附量时的温度要求低，吸附周期短，并且多次重复吸附后既不结块、也不膨胀，为化学吸附式制冷系统的小型化和实用化提供了新的可能性；SrCl2-NH3工质对的吸附制冷量大，适宜太阳能或低品位余热驱动，是性能优良的工质对；活性炭-甲醇工质对较之活性炭-乙醇工质对更适用于太阳能固体吸附式制冰机中。

高效太阳能集热器是平板太阳能冰箱的关键部件，有非聚焦型太阳能集热器和聚焦型太阳能集热器两类。其中，非聚焦型太阳能集热器分为平板型、真空管和CPC型三种，这三种集热器集热温度均不高，在250℃以下，属于低温或者中温太阳能集热器；聚焦型太阳能集热器分为槽式、碟式和塔式三种，通常情况下，这三种聚焦型集热器集热温度均可达300℃以上，属于中高温集热器。对于平板太阳能冰箱而言，非聚焦型太阳能集热器主要应用于太阳能吸附制冷冰箱系统，而聚焦型太阳能集热器可应用于太阳能光电制冷冰箱系统。目前，国内外对太阳能集热器的研究和利用多限于中低温范围。