世界环境污染日趋严重,传统能源日趋枯竭(权威报告,全世界石油只有41年储备量,天然气只有70年储备量),价格不断上涨,利用太阳能是全世界的发展方向。太阳能热水器目前我国年销额在150亿元左右,以前几年大概是以20-30%速度递增。随着现在世界环保公约“京都议定书”的签订和我国《可再生能源法》的颁布实施,以及一些地方强制性建筑节能措施出台和鼓励太阳能利用的奖励政策出台,今后几年发展利用太阳能速度还会继续加快。建筑作为能耗大户,约占总能耗的30%—50%以上,于是**有关部门提出了50%~65%的建筑能耗指标,太阳能利用则是建筑节能的重要措施。实现建筑节能,实现太阳能与建筑尽快更好地结合,实现光发电、供热、制冷一体,建筑零能源供给是产业进步的重要课题。节能社会的开展,为人们利用太阳能创造了良好的舆论环境,特别是为医院、**、学校、**、住宅等太阳能光电、光热利用的发电系统、热水系统、空调系统、蒸馏饮用水系统提供了有力的社会支撑。总之,太阳能的大规模利用已经势不可挡。
太阳能热水器经过二十多年发展,我国太阳能热水器行业从无到有,由小到大,经历了飞速的发展期,虽然在功效性能方面已大为改善,但结果仍不尽如人意。目前存在或者还没有很好的解决包括以下几个问题:有效集热面积小、真空集热管结垢、冬季冻裂、循环不畅、上下水管冻塞、真空集热管与水箱密封不好、热水器不能承压运行、热水器“夏季开锅”、热水器冬季冻裂抽扁、承压热水器不能控温控压、停水不能使用、太阳能与建筑物不能很好的一体化结合,单管破裂影响系统运转、自动控制给水、与其它热源辅助加热不能有机结合等问题。太阳能热水器同质化严重,没有创新点,受物业管理、住宅美观、节能、环保、可靠性的制约,*为关键的是光照利用率低,不够集约,没有大的技术进步、功能单一,现有太阳能热水器侧重于炒作,偏离科学。
太阳能热水器的进一步发展,将取决于能不能克服太阳能热水器所存在的众多的弊端,能不能实现太阳能与建筑物一体化,是否充分发挥集中制取生活热水的功能,是否发挥太阳能制取饮用蒸馏水、采暖、制冷的优势,以及是否将太阳能集热元件与建材有机的结合来充分显示太阳能集热元件的可再生特性的优点。因此,如果太阳能热水器不能与建筑物完美的结合,即使利用了太阳能,也会因破坏建筑物的美感和增加不安全因素,使邻里之间、物业与用户之间、太阳能热水器与用户之间、热水器与建筑物之间矛盾突出,以至于不能调和。由于这些制约因素的存在,使太阳能热水器在快速达到一定的市场占有率后,迟迟没有进一步的扩大,产业规模发展速度也开始放缓,与各方面矛盾逐渐突出,整体行业发展后劲不足。加之,没有实现太阳能光电、供热、制冷一体化和建筑零能源供给以及缺乏与其它供热、制冷装置的有机结合,使太阳能产品始终难以扶正,更难登大雅之堂,而且随着热泵热水器、空调热水器的崛起,使太阳能产品的未来充满变数。
目前,具体到太阳能热水器产品,其在技术性能上普遍存在的问题一是:太阳能热水器的集热元件真空集热管结垢严重,使其真空集热管吸热效率下降。虽然吸收膜的镀膜工艺有了很多的创新改善,但由于水垢的热阻太大,并不能使真空集热管集热效率有较大的提高;二是热水器循环不畅导致热效率降低。根据真空集热管集热元件自身的循环原理——冷热水比重不同而实现对流循环,但是由于冷热水同处一腔,传导作用会使管内水温趋于一致,从而丧失利用冷热水温差的循环动力,加之带有反光板的真空集热管,其反光板的反射使真空集热管背光面受热,破坏了冷水下流的通道,即出现循环死区,破坏了热水器的循环动力,热水器循环不畅,于是导致热效率大大下降;三是不易承压运行。现有的太阳能热水器的集热元件太阳能真空集热管均是等径管,通过橡胶圈和真空集热管密封安装在热水器上,因水箱水压大或橡胶圈的老化导致橡胶圈处漏水,而且真空集热管的上开口结构,使真空集热管所承受的水压非常大,水的压力使水箱支架不堪重负,导致真空集热管被顶出,使太阳能热水器真空集热管无法承压运行;四是太阳能集热元件外观设计的等径式安装方式使其不能充分利用单位面积的有效光照,因此导致集热元件集热效率低;五是由于太阳能热水器的给取水管设计不够合理,防护措施不够完善,使的太阳能热水器的给取水管在北方及高寒地区因冻堵冻裂而无法使用;六是现有太阳能热水器的内胆多为不锈钢内胆或搪瓷内胆,不锈钢内胆虽是卫生级,但也包含有重金属,由于不锈钢在焊接过程中被破坏了金属的晶格结构,将会产生腐蚀漏水,不利于使用者的健康,一些劣质不锈钢将可能释放对人体有害的重金属元素,而阳极镁棒的所谓除垢方式使水中的水垢增加,更将不利于健康;七是现有太阳能热水器大多是沿袭传统的安装方式,将太阳能热水器安装在楼顶或屋顶,在高楼耸立的城市,此安装方式是无法满足人们使用太阳能热水器的需求,而且楼顶安装太阳能热水器也造成了许多的不安全因素;八是太阳能热水器在夏天使用时,常会出现沸腾蒸发,水箱中的水变成水蒸汽跑掉,既造成了浪费,又使的水箱中水的硬度变大,不利于人体的健康;太阳能热水器无法很好地与溴化锂制冷采暖建筑一体化;九是太阳能热水器的集热元件真空集热管在寒冷的季节因水结冰冻裂,使太阳能热水器无法使用;另外,太阳能产品无法很好地实现光电、光热一体化;在阴天下雨的情况时,太阳能热水器不能很好地与其它热源,如热泵能源调配结合使用;太阳能热水器无法做到光电、光热对太阳能的跟踪,不能**地利用太阳能;太阳能热水器为承压运行的,则在自来水停水时无法正常使用,造成了使用的不便;现在的玻璃外壳金属热管由于其玻璃和金属法兰盘之间的焊接金属因热胀冷缩,疲劳老化现象,造成玻璃外壳金属热管漏气的问题,制约玻璃外壳金属热管的使用寿命和应用范围;太阳全玻璃热管则存在因急冷造成液体工作介质与高温的管壁接触而造成热冲击导致炸裂,或因工作压力偏高导致**,或因玻璃管壁划伤因应力导致**;太阳能热水器目前的给取水机械的则常因承压的停水的状态下则不能使用,非承压的则常因关闭不严造成跑水并难以自动排垢,使人们在洗澡的过程中水垢顺流而下,这些问题都在一定程度上制约了太阳能产品的应用。
传统的太阳能热水器由于在技术性能上的不完善,给使用太阳能热水器的用户造成了误导,认为太阳能热水器只能在夏季好用,春秋季只能凑合使用,而在冬天是不能用的。因为在北方地区,太阳能热水器的水温根本达不到人们所需的温度。而这是因为目前太阳能热水器的集热元件玻璃真空集热管均为等径管,由于保温水箱的内胆需要一定的承压能力,所以真空集热管的开孔必须保持有一段距离,不能排的太密,这就使的真空集热管之间有相当大的距离,浪费了大量的光照,因为集热面积达不到使用要求,所以冬季太阳能热水器水温较低,无法使用。又因热水器的密封胶圈套装在真空集热管的外管壁上,密封胶圈的老化会使热水器漏水,而且此管的结构也使的热水器的保温性能欠佳。海臣发明的一种变径缩口太阳能真空集热管,其结构是在现有真空集热管的管身不变的情况下,把管口处做成保温玻璃杯口的形状,这样便可以在现有热水器开口不变的情况下,管身的粗度增加,实现真空集热管的密排,轻松将热水器集热面积增加三分之一以上,使热水器的动力澎湃;真空集热管定位安装管口的变径台阶上安装的密封胶圈,在真空集热管尾部的顶压作用下,让热水器中的水无缝可钻!密封保温的改善及集热面积的增加使太阳能热水器整机集热效率提高50%以上,使太阳能热水器冬季在北方地区也可照常使用。
家中装有太阳能热水器的朋友,感受*深的莫过于在使用太阳能热水器中的热水时,打开水龙头,得先排掉上下水管中的冷水,才能够使用蓄水箱中的热水,仅使用的不便就不用多说了,而白白排掉的冷水就使人感到非常可惜。加之在寒冷的冬天虽然太阳能热水器中有热水,但因为管道被冻却无法使用热水。据此,海臣发明了一种电导线保温伴热复合管。如电热毯的工作原理一样,电导线伴热保温复合上下水管为缠绕电导线后再复合保温层的复合管,通过变压器将电导线上的电压控制在36伏安全电压以内,通过自动温控装置,对管道定时或长期加热,打开水龙头便出热水,使上下水管冬季永不冻堵!
真空集热管吸收膜、玻璃、水组成的电容连接高压直流电,通交隔直的电容特性将极少耗电,静电感应使膜上的负电通过玻璃在水侧感应出正电,管壁的酸性水令水垢不再纠缠,使她如引擎增加了润滑,动力恒久不变。
利用热虹吸原理的真空集热管防冻裂冷水导流器,使冷热水分流,冷热水腔之间的压差使水流加速,让热水喷涌奔腾。
从热水器的表层取热水、底部补冷水的漂浮式给取水装置,可以实现太阳能热水器自动补水,表层取热水使用,而且可以利用虹吸定期排垢。水封进排气管可防止水箱的涨裂抽扁。
在真空集热管的管口上设置螺纹,安装压力平衡通水装置,再通过顶紧密封装置使胶圈被压紧密封,便可实现真空集热管的承压运行。浮控进排气阀可实现热水器的承压非承压自动转化。
负压沸腾器可使太阳能热水器的热水低温沸腾,通过冷凝器将蒸汽收集,经冷凝便可得到饮用蒸馏水;如通过矿化器,便可得到矿泉水,使人们的饮用水得到真正的安全保障。
分体阳台式热水器将太阳能集热联箱做成阳台真空集热管护栏,通过管道再与固定在阳台墙面上的蓄水箱连接,接入卫生间,便可组成与建筑物完美结合的承压阳台式热水器。还有许多,不再赘述…
通过技术的突破将太阳能产业升级,太阳热水器所存在的问题每克服解决一项就会开辟出太阳能应用地一片新天地!
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