据了解，虽然国内太阳能热水器市场85%是真空管太阳能，但它的缺陷很明显，由于承压有限，只能用在低层建筑上。业主自行安装的真空管太阳能还影响小区景观，炸管、冻裂、管内结垢和沉积泥沙、密封胶圈漏水、冬眠等也直接影响了用户的使用。

但以平板型太阳能集热器为主体的太阳能热水器和热水系统，可实现与建筑巧妙结合。平板集热器不仅能直接做成建筑部件，还可以放在阳台上或做成幕墙、窗台、遮雨篷等。

1、太阳能普遍性

太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。

2、太阳能永久性

太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对於人类而言，这样的时间可谓是无限。

3、太阳能安全可行性

核能发电会有核泄漏的危险，一旦核泄漏了便会造成极大的生态危机，而太阳能绝对没有这种情况，是十分可靠的。

4、太阳能无污染性

现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，且若设备使用得当，装置成后所需费用极少，而每年至少可生十的十七次方千瓦的电力。

煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣，而使用太阳能时不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是一种清洁的能源。当然，大量使用太阳能之后，由於太阳能的充分利用，结果会使环境的温度稍微升高，但这种温升，不致对环境造成不良影响。

5、太阳能是人类丰富的能源

据估计，在过去漫长的十一亿年当中，太阳只消耗了它本身能量的2%，今后数十亿年太阳也不会发生明显的变化，所以太阳可以作为人类永久性的能源，取之不尽、用之不竭。它给地面照射15分钟的能量，就足够全世界使用一年。

太阳能热利用技术在建筑的规范化应用

太阳能是永不枯竭的干净能源.是21世纪以后我们可期待的、最有希望的能源之一。而太阳能在建筑中的应用又是现阶段太阳能应用中最具发展潜力的实用领域。现代建筑为满足居住者的舒适要求和使用需要.应具备供暖、制冷、热水供应、供电(包括照明、电器)等一系列功能，太阳能建筑应用领域的总体目标.就是用太阳能代替常规能源来提供建筑物的上述功能要求 随着世界太阳能技术水平的不断提高和进步 严格意义上的太阳能建筑.应能够利用太阳能满足房屋居住者舒适水平和使用功能所需的大部分能源供应 即达到太阳能在建筑中的综合利用。但现阶段我国只能做到太阳能在建筑中的部分利用.在经济、技术合理性和实用性方面还有许多问题需要解决.与世界先进水平相比有一定差距。尤其在实际工程应用方面。

目前中国太阳能建筑应用领域中.技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的是太阳能热水供应技术、或者说是家用太阳能热水器(系统).其次是被动式采暖太阳房 太阳能空调已经有示范工程建成.而用于供电的太阳能光伏技术与建筑的结合则处于起步阶段。但总的来说不管那种方式使太阳能应用部件与建筑达到有机结合.一直是中国太阳能建筑应用领域没有很好解决的问题.完成太阳能应用的建筑一体化.应是我国太阳能建筑应用领域今后的主攻方向。赶超国际先进水平.建设综合利用太阳能的各类示范工程建筑.在树立典型样板的基础上进行普及和推广。

促进国民经济的可持续发展。是今后我国太阳能建筑应用领域的总体发展目标。为此.应按照技术进步和经济水平等综合影响因素.分阶段逐步实施推进先完成目前技术最成熟、工程应用最广泛的太阳能热水器(系统)的建筑一体化.然后进行太阳能光热利用一供暖、空调.以及光热、光电综合利用供电、供暖、空调的技术开发和工程应用.先进行建筑一体化单项技术和相关产品的开发.再建设示范工程 最终达到综合利用太阳能建筑的推广和普及。

二 : 太阳能热水器的发展和使用

课题:太阳能热水器的发展和使用

简单介绍

　　太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。

工作原理

　　太阳能热水器工作原理图：

　　一、 吸热过程

　　太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸收后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度升高，比重减小而上升，形成1个向上的动力，构成1个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都升高至一定的温度。现有的平板式集热器，基本上都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。影响平板式集热器板芯性能的主要因素，一是结构设计，二是表面吸收涂层。设计良好的集热器的板芯肋片效率应该在93%以上。集热器的板芯肋片效率与板芯结构、表面处理以及集热器整体结构有关。集热器整体结构的影响可以用总传热系数来描述，其影响程度与自身的几何尺寸（肋片厚度、材质）是一样。也就是说，在同等效率的情况下，集热器热损小时板芯可以薄一些。选择性吸收表面可以提高集热效率，但是市面上这类产品为了提高经济效益，往往肋片较薄。用于热水器场合时，这类产品的实际集热效果与选择性差一些（甚至没有选择性）但肋片厚一些的集热器不会有太大的区别。

　　二、 循环管路

　　家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力，设计良好的系统只要有5~6℃以上的温差即可循环很好。水循环管路管径及管路分布的合理性直接影响到集热器的热交换效率。多数情况下，自然循环家用热水器系统管路中的流态都可以视为层流。集热器内管路系统的阻力主要来自沿程阻力，局部阻力的影响要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。当水温升高后，由于运动粘度减小，沿程阻力变小，局部阻力的影响变大。在一定范围内，当主管管径不变时，加大支管管径，不仅沿程阻力迅速减小，而且局部阻力也将跟着减小。一般地，支管的水力半径应在10mm以上。当主管管径达到一定值以后，增加主管管径对减小系统阻力意义不大。

　　三、 顶水式使用过程

　　家用太阳能热水器的用水方式分为落水式和顶水式。落水使用方式不受自来水供水影响，其缺点是使用过程中水温先低后高，掌握不好的话容易造成突然缺水的尴尬。顶水方式则是水温先高后低，容易掌握，使用者容易适应，但是要求自来水保持供水能力。在自来水有保证的情况下，推荐使用顶水方式。家用太阳能热水器设计成顶水方式时，必须对水箱内部结构进行合理的设计，以保证出水均匀，避免形成水路“短路”或死角。使用管路最好设计成可以转换成落水式的连接方式，在自来水压力不足或停水时应急用。

组成以及制造材料

　　太阳能热水器是由真空集热管、保温水箱、支架、连接管道等组成的。

全玻璃太阳能集热真空管

　　◆ 集热器：

　　系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射之际。

　　目前中国市场上普及的是全玻璃太阳能集热真空管。结构分为外管、内管、选择性吸收涂层、吸气剂、不锈钢卡子、真空夹层等部分。而国外成熟的集热器都是平板集热器，平板集热器具有寿命长、稳定性高、可回收的优点，但由于较真空管集热器成本稍高，国内生产的很多价格低廉的平板集热器性能确实不好，因此被国内主流太阳能厂家歪曲了平板集热器的性能。但是平板集热器在太阳能行业的发展势不可挡，不是靠一些厂家的误导即可扼杀的。现在很多设计院的给排水设计师已经意识到了这个问题。

　　全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造，采用真空溅射选择性镀膜工艺。可分为铝氮单靶镀膜工艺和铜、铝、不锈钢三靶镀膜工艺。

保温水箱

　　◆ 保温水箱：

　　储存热水的容器。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。

　　太阳能热水器保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成。

　　水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用，在寒冷的东北尤其重要。目前较好的保温方式是进口聚氨脂整体自动化发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。

太阳能支架

保温水箱要求保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

　　◆支架：

　　支撑集热器与保温水箱的架子。要求结构牢固，抗风吹，耐老化，不生锈。材质一般为彩钢板或铝合金。要求使用寿命可达20年。

　　◆ 连接管道：

　　将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的管道，使整套系统形成1个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道质量必须符合标准，保证有10年以上的使用寿命。

技术发展

　　我国太阳能历史可追溯到1958年，天津大学有12.6平米的太阳能浴室。到1973年世界能源危机，寻求可再生能源，我国在上世纪70年代末起，加大研发与生产太阳能集热器。1979年前后我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器。清华大学运用电真空物理的背景，坚持了下来。结构就是1个拉长的暖棚，只不过在内玻璃管上有一层选择性吸收涂层。

　　清华大学的发明专利就是铝—氮/铝太阳选择性吸收涂层，在世界上开创用单个铝阴极通过磁控溅射制备红外低发射率低层、铝—氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和淡化铝减反膜3个部分。使用真空管的集热器可在严寒、低太阳辐射下利用，很适合多种气候。这是1个选择性吸收涂层的结构，吸收层每层只有10到三十个纳米，低发射层是到150纳米。

　　太阳能热利用产业的发展。在突破了太阳选择性吸收涂层的核心技术，通过产学研结合，生产性能价格比较好的介质。

　　2001年到2006年太阳能热利用产业快速发展。2006年销售额近300亿元，提供就业机会60多万个。中国太阳热水器2005年安装量为世界的77%。真空管型约占世界总产量的90%以上，硼硅玻璃3.3年产量约占世界70%，吸气剂约占世界95%以上，年约1.9亿支真空集热管用，年约0.9亿支显像管用。大量显像管都在中国生产，吸气剂也在中国生产。这3个方面我们已经走在前面。形成配套的产业链。3.3的玻璃30万吨其中用于真空管有28万吨。真空管镀膜生产线1000条及配套设备，生产能力为2亿支，装配约2000万平方米太阳能热水器，还有配套设备。一些骨干企业做了技术改造，提高了企业的装备水平和条件。

太阳能热水器的分类

　　太阳能热水器的好处，是显而易见的。节能，环保，安全。就其结构来说，大体可分为以下几类：

　　1、从集热部分来分：

　　真空玻璃管太阳能热水器：是目前吸热效率最高的集热部分，它的优点在于，不需要在集热部分在增加保温层，而且现在的真空玻璃管无论在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流的，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采用。其缺点在于体积比较庞大，管中容易集结水垢。金属平板太阳能热水器：是在传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。其有点是外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点在于：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担；

　　2、从结构来分类：

　　普通式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循环，使得水箱中的水温升高，这是目前厂家都采用的。也是一只流行到现在的最常规的热水器。一般改类热水器只有顶层能用，除非顶层用户和你楼下的关系特铁，而且屋顶的面积是有限的。

　　分体式热水器：分体式热水器是为了解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生的。分体式的循环有两种，1种是靠水的自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另1种是靠泵循环热交换，这也是为了解决自然循环效率低的问题，使用泵循环，可以明显改善水的热交换。

　　3、从水箱受压来分：

　　承压式太阳能热水器：目前，无论是哪1种分体式热水器，都有1个致命的缺点，必须使用承压式水箱，这是所有分体式热水器的基本思路，这就直接考验你的集热部分的密封性能；还有制造承压水箱成本极高，也存在安全性问题，一般要求耐压七个大气；而且循环效果不是很理想。虽然解决了水的循环问题和使用水时的方便性。

　　非承压式太阳能热水器：目前装在屋顶的普通太阳能热水器都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命都比承压式要显著得多。

[编辑本段]分体式太阳能原理及结构特点

结构特点

　　热管式集热器+承压式保温水箱+自动循环工作站+热交换介质

运行原理

　　冷水直接进入承压式保温水箱，集热器吸收阳光转化成热能使热管内介质升温。传感器测得集热器和保温水箱内的水温信号，分别传输到智能控制仪，通过微电脑系统处理，当温度差到达设定数值时，循环泵开始启动。把集热器内的换热介质循环至保温水箱内置换热盘管，使保温水箱内的冷水经过盘管换热水温升高，完成一次循环。循环往复使保温水箱内的冷水逐渐升温达到所需要水温。

我国太阳能热水器发展历史

　　我国自78年引进全玻璃真空集热管的样管以来，经过20多年的努力，攻克了热压封等许多技术难关，已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管产业，用于生产集热管的磁控溅射镀膜机已有745台，产品质量达到世界先进水平，产量雄居世界首位。

　　1978年中国诞生第一台太阳能热水器，到1986年卧式磁控溅射镀膜机的设计制造，是在政策扶持下的研究开发阶段。

　　1987年，我国制造了第一支全玻璃真空集热管。在之后的几年里，全玻璃和热管式真空管集热器实现了产业化，产业规模达到中试水平，为下一阶段产业的规模化奠定了良好的基础，成为产业的孕育发展阶段。

　　1993年太阳能产业进入初级发展阶段：由于成果转化需要很长一段时间的磨合，特别是受技术人员缺乏的影响，此阶段的产品质量有待于进1步提高，整体来讲，发展速度较为缓慢。这时候以山东力诺集团为主的真空管生产企业的产品占了真空管生产绝大部分市场。

　　1997-2001年太阳能产业得到高速发展，逐渐形成北京、鲁东、泰安、扬州、海宁等五个产业基地，并以此向周围不断辐射，产能得以迅速提升。

　　中国太阳能光热企业纷纷奔赴海外

　　继２００4年，太阳雨将中国的真空管太阳能产品第一次带出国门，到２００８年上半年出口近８０个国家、销量继续以两倍速增长，力诺瑞特、桑乐、皇明等中国太阳能光热行业的龙头企业们也纷纷进军国际市场。除这些龙头企业外，以生长于常州和浙江一带为代表的部分中小企业，也在循着早年“浙商”闯荡世界的模式，携真空管产品的独有优势和（www.61k.com]他们惯有的的低价思维，早已经“漂洋过海”，在国际太阳能光热市场上形成了一定的冲击力；还有一些原来只专注于国内市场的企业，也开始参加广交会或不惜成本参加国外的一些专业性展会，以寻求在国际市场分得一杯羹。

三 : iPhone6开启小太阳功能减少home键的使用频率

四 : 海尔太阳能推出行业唯一能365天使用的双热力太阳能

3月11日，以“智慧生活，颠覆体验”为主题的海尔品牌发布会在上海召开，海尔太阳能在发布会上推出的双热力技术融入了行业首创“多能源优化组合”解决方案，为消费者带来一次全新的家庭热水体验。与此同时, 应用了双热力技术的海尔双热力太阳能热水器也在2015中国家电博览会上亮相。

业内分析人士指出，随着互联网的迅猛发展，传统制造业与互联网接轨愈发频繁，用户需求也随之升级。而太阳能光热产品制造始终围绕在节能、环保、经济等初级层面，缺乏互联网思维下的个性化、智能化、趣味化功能溢价。而且一直以来，受同质化竞争严重、企业技术创新能力薄弱影响，传统的太阳能普遍存在集热效率低的性能弊端，尤其是“阴雨天和冬天不好用”已成为太阳能一直难以逾越的一道坎。为此，海尔太阳能创新研发双热力技术，并推出了行业唯一能365天使用的双热力太阳能，也再一次掌握了太阳能热水器的技术话语权。

据了解，海尔双热力太阳能在业内首创“太阳能+电能”的创新性结合，双热力集成控制设计，双模热水一键切换，保证了太阳能在连续阴雨天和冬天都能保证热水不间断。同时，海尔双热力太阳能的光电互联系统能够做到太阳能优先，只有天气条件不足时才启动电加热。因此，与普通热水器相比，其可实现全年节电80%以上，热水供应多达4倍。此外，海尔双热力太阳能管路安装整洁美观，合理利用浴室空间，搭载的专利防电墙技术、安全预警技术，使得安全性能有保障。目前该产品在家博会上一经亮相，就吸引了一大批参观者的目光。

“太阳能光热产业发展放缓、产品更新换代慢，产业结构调整正在进行中。”中国太阳能热利用产业联盟执行理事长张晓黎指出，2015年将是能源结构转型的起步之年，也是太阳能光热升级之年。

从目前情况来看，海尔双热力太阳能或将是一个新的市场拐点。行业专家表示，海尔双热力太阳能是一次重大的创新之举，革新了太阳能的全新应用方式，从根本上满足了“365天全天候热水，享受随心所‘浴’”的用户个性化需求。它将为太阳能光热行业发展注入新的动力，也或将给行业发展带来新的变革：一方面是企业的经营战略层面，将会推动更多太阳能企业向多能源跨界融合转变，并由此带来相关产业间的多元化扩张再掀竞争新高潮;另一方面是市场竞争层面，将逐步打破原有的同质化竞争僵局，会进一步推动太阳能技术创新速度，从而加快刺激太阳能品牌的优胜劣汰，提高品牌集中度。