世界環(huán)境污染日趨嚴重,傳統(tǒng)能源日趨枯竭(權威報告,全世界石油只有41年儲備量,天然氣只有70年儲備量),價格不斷上漲,利用太陽能是全世界的發(fā)展方向。太陽能熱水器目前我國年銷額在150億元左右,以前幾年大概是以20-30%速度遞增。隨著現在世界環(huán)保公約“京都議定書”的簽訂和我國《可再生能源法》的頒布實施,以及一些地方強制性建筑節(jié)能措施出臺和鼓勵太陽能利用的獎勵政策出臺,今后幾年發(fā)展利用太陽能速度還會繼續(xù)加快。建筑作為能耗大戶,約占總能耗的30%—50%以上,于是**有關部門提出了50%~65%的建筑能耗指標,太陽能利用則是建筑節(jié)能的重要措施。實現建筑節(jié)能,實現太陽能與建筑盡快更好地結合,實現光發(fā)電、供熱、制冷一體,建筑零能源供給是產業(yè)進步的重要課題。節(jié)能社會的開展,為人們利用太陽能創(chuàng)造了良好的輿論環(huán)境,特別是為醫(yī)院、**、學校、**、住宅等太陽能光電、光熱利用的發(fā)電系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、蒸餾飲用水系統(tǒng)提供了有力的社會支撐??傊?,太陽能的大規(guī)模利用已經勢不可擋。
太陽能熱水器經過二十多年發(fā)展,我國太陽能熱水器行業(yè)從無到有,由小到大,經歷了飛速的發(fā)展期,雖然在功效性能方面已大為改善,但結果仍不盡如人意。目前存在或者還沒有很好的解決包括以下幾個問題:有效集熱面積小、真空集熱管結垢、冬季凍裂、循環(huán)不暢、上下水管凍塞、真空集熱管與水箱密封不好、熱水器不能承壓運行、熱水器“夏季開鍋”、熱水器冬季凍裂抽扁、承壓熱水器不能控溫控壓、停水不能使用、太陽能與建筑物不能很好的一體化結合,單管破裂影響系統(tǒng)運轉、自動控制給水、與其它熱源輔助加熱不能有機結合等問題。太陽能熱水器同質化嚴重,沒有創(chuàng)新點,受物業(yè)管理、住宅美觀、節(jié)能、環(huán)保、可靠性的制約,*為關鍵的是光照利用率低,不夠集約,沒有大的技術進步、功能單一,現有太陽能熱水器側重于炒作,偏離科學。
太陽能熱水器的進一步發(fā)展,將取決于能不能克服太陽能熱水器所存在的眾多的弊端,能不能實現太陽能與建筑物一體化,是否充分發(fā)揮集中制取生活熱水的功能,是否發(fā)揮太陽能制取飲用蒸餾水、采暖、制冷的優(yōu)勢,以及是否將太陽能集熱元件與建材有機的結合來充分顯示太陽能集熱元件的可再生特性的優(yōu)點。因此,如果太陽能熱水器不能與建筑物完美的結合,即使利用了太陽能,也會因破壞建筑物的美感和增加不安全因素,使鄰里之間、物業(yè)與用戶之間、太陽能熱水器與用戶之間、熱水器與建筑物之間矛盾突出,以至于不能調和。由于這些制約因素的存在,使太陽能熱水器在快速達到一定的市場占有率后,遲遲沒有進一步的擴大,產業(yè)規(guī)模發(fā)展速度也開始放緩,與各方面矛盾逐漸突出,整體行業(yè)發(fā)展后勁不足。加之,沒有實現太陽能光電、供熱、制冷一體化和建筑零能源供給以及缺乏與其它供熱、制冷裝置的有機結合,使太陽能產品始終難以扶正,更難登大雅之堂,而且隨著熱泵熱水器、空調熱水器的崛起,使太陽能產品的未來充滿變數。
目前,具體到太陽能熱水器產品,其在技術性能上普遍存在的問題一是:太陽能熱水器的集熱元件真空集熱管結垢嚴重,使其真空集熱管吸熱效率下降。雖然吸收膜的鍍膜工藝有了很多的創(chuàng)新改善,但由于水垢的熱阻太大,并不能使真空集熱管集熱效率有較大的提高;二是熱水器循環(huán)不暢導致熱效率降低。根據真空集熱管集熱元件自身的循環(huán)原理——冷熱水比重不同而實現對流循環(huán),但是由于冷熱水同處一腔,傳導作用會使管內水溫趨于一致,從而喪失利用冷熱水溫差的循環(huán)動力,加之帶有反光板的真空集熱管,其反光板的反射使真空集熱管背光面受熱,破壞了冷水下流的通道,即出現循環(huán)死區(qū),破壞了熱水器的循環(huán)動力,熱水器循環(huán)不暢,于是導致熱效率大大下降;三是不易承壓運行?,F有的太陽能熱水器的集熱元件太陽能真空集熱管均是等徑管,通過橡膠圈和真空集熱管密封安裝在熱水器上,因水箱水壓大或橡膠圈的老化導致橡膠圈處漏水,而且真空集熱管的上開口結構,使真空集熱管所承受的水壓非常大,水的壓力使水箱支架不堪重負,導致真空集熱管被頂出,使太陽能熱水器真空集熱管無法承壓運行;四是太陽能集熱元件外觀設計的等徑式安裝方式使其不能充分利用單位面積的有效光照,因此導致集熱元件集熱效率低;五是由于太陽能熱水器的給取水管設計不夠合理,防護措施不夠完善,使的太陽能熱水器的給取水管在北方及高寒地區(qū)因凍堵凍裂而無法使用;六是現有太陽能熱水器的內膽多為不銹鋼內膽或搪瓷內膽,不銹鋼內膽雖是衛(wèi)生級,但也包含有重金屬,由于不銹鋼在焊接過程中被破壞了金屬的晶格結構,將會產生腐蝕漏水,不利于使用者的健康,一些劣質不銹鋼將可能釋放對人體有害的重金屬元素,而陽極鎂棒的所謂除垢方式使水中的水垢增加,更將不利于健康;七是現有太陽能熱水器大多是沿襲傳統(tǒng)的安裝方式,將太陽能熱水器安裝在樓頂或屋頂,在高樓聳立的城市,此安裝方式是無法滿足人們使用太陽能熱水器的需求,而且樓頂安裝太陽能熱水器也造成了許多的不安全因素;八是太陽能熱水器在夏天使用時,常會出現沸騰蒸發(fā),水箱中的水變成水蒸汽跑掉,既造成了浪費,又使的水箱中水的硬度變大,不利于人體的健康;太陽能熱水器無法很好地與溴化鋰制冷采暖建筑一體化;九是太陽能熱水器的集熱元件真空集熱管在寒冷的季節(jié)因水結冰凍裂,使太陽能熱水器無法使用;另外,太陽能產品無法很好地實現光電、光熱一體化;在陰天下雨的情況時,太陽能熱水器不能很好地與其它熱源,如熱泵能源調配結合使用;太陽能熱水器無法做到光電、光熱對太陽能的跟蹤,不能**地利用太陽能;太陽能熱水器為承壓運行的,則在自來水停水時無法正常使用,造成了使用的不便;現在的玻璃外殼金屬熱管由于其玻璃和金屬法蘭盤之間的焊接金屬因熱脹冷縮,疲勞老化現象,造成玻璃外殼金屬熱管漏氣的問題,制約玻璃外殼金屬熱管的使用壽命和應用范圍;太陽全玻璃熱管則存在因急冷造成液體工作介質與高溫的管壁接觸而造成熱沖擊導致炸裂,或因工作壓力偏高導致**,或因玻璃管壁劃傷因應力導致**;太陽能熱水器目前的給取水機械的則常因承壓的停水的狀態(tài)下則不能使用,非承壓的則常因關閉不嚴造成跑水并難以自動排垢,使人們在洗澡的過程中水垢順流而下,這些問題都在一定程度上制約了太陽能產品的應用。
傳統(tǒng)的太陽能熱水器由于在技術性能上的不完善,給使用太陽能熱水器的用戶造成了誤導,認為太陽能熱水器只能在夏季好用,春秋季只能湊合使用,而在冬天是不能用的。因為在北方地區(qū),太陽能熱水器的水溫根本達不到人們所需的溫度。而這是因為目前太陽能熱水器的集熱元件玻璃真空集熱管均為等徑管,由于保溫水箱的內膽需要一定的承壓能力,所以真空集熱管的開孔必須保持有一段距離,不能排的太密,這就使的真空集熱管之間有相當大的距離,浪費了大量的光照,因為集熱面積達不到使用要求,所以冬季太陽能熱水器水溫較低,無法使用。又因熱水器的密封膠圈套裝在真空集熱管的外管壁上,密封膠圈的老化會使熱水器漏水,而且此管的結構也使的熱水器的保溫性能欠佳。海臣發(fā)明的一種變徑縮口太陽能真空集熱管,其結構是在現有真空集熱管的管身不變的情況下,把管口處做成保溫玻璃杯口的形狀,這樣便可以在現有熱水器開口不變的情況下,管身的粗度增加,實現真空集熱管的密排,輕松將熱水器集熱面積增加三分之一以上,使熱水器的動力澎湃;真空集熱管定位安裝管口的變徑臺階上安裝的密封膠圈,在真空集熱管尾部的頂壓作用下,讓熱水器中的水無縫可鉆!密封保溫的改善及集熱面積的增加使太陽能熱水器整機集熱效率提高50%以上,使太陽能熱水器冬季在北方地區(qū)也可照常使用。
家中裝有太陽能熱水器的朋友,感受*深的莫過于在使用太陽能熱水器中的熱水時,打開水龍頭,得先排掉上下水管中的冷水,才能夠使用蓄水箱中的熱水,僅使用的不便就不用多說了,而白白排掉的冷水就使人感到非??上?。加之在寒冷的冬天雖然太陽能熱水器中有熱水,但因為管道被凍卻無法使用熱水。據此,海臣發(fā)明了一種電導線保溫伴熱復合管。如電熱毯的工作原理一樣,電導線伴熱保溫復合上下水管為纏繞電導線后再復合保溫層的復合管,通過變壓器將電導線上的電壓控制在36伏安全電壓以內,通過自動溫控裝置,對管道定時或長期加熱,打開水龍頭便出熱水,使上下水管冬季永不凍堵!
真空集熱管吸收膜、玻璃、水組成的電容連接高壓直流電,通交隔直的電容特性將極少耗電,靜電感應使膜上的負電通過玻璃在水側感應出正電,管壁的酸性水令水垢不再糾纏,使她如引擎增加了潤滑,動力恒久不變。
利用熱虹吸原理的真空集熱管防凍裂冷水導流器,使冷熱水分流,冷熱水腔之間的壓差使水流加速,讓熱水噴涌奔騰。
從熱水器的表層取熱水、底部補冷水的漂浮式給取水裝置,可以實現太陽能熱水器自動補水,表層取熱水使用,而且可以利用虹吸定期排垢。水封進排氣管可防止水箱的漲裂抽扁。
在真空集熱管的管口上設置螺紋,安裝壓力平衡通水裝置,再通過頂緊密封裝置使膠圈被壓緊密封,便可實現真空集熱管的承壓運行。浮控進排氣閥可實現熱水器的承壓非承壓自動轉化。
負壓沸騰器可使太陽能熱水器的熱水低溫沸騰,通過冷凝器將蒸汽收集,經冷凝便可得到飲用蒸餾水;如通過礦化器,便可得到礦泉水,使人們的飲用水得到真正的安全保障。
分體陽臺式熱水器將太陽能集熱聯箱做成陽臺真空集熱管護欄,通過管道再與固定在陽臺墻面上的蓄水箱連接,接入衛(wèi)生間,便可組成與建筑物完美結合的承壓陽臺式熱水器。還有許多,不再贅述…
通過技術的突破將太陽能產業(yè)升級,太陽熱水器所存在的問題每克服解決一項就會開辟出太陽能應用地一片新天地!
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