太阳能材料(自摘材料)20120304.doc

要研究各个国家和地区对太阳能热水器的需求种类、是否需要认证等。据报道，美国和印度市场上都是以平板太阳能热水器为主的，占的份额是90%以上，真空管的份额只有10%左右。2010年中国太阳能热水器的出口额在10897万美元。受欧洲金融危机、非洲战乱、亚洲洪灾等不利因素影响，预计2011年将整体下滑30%。2010年，我国出口到南非的太阳能热水器总额达1373万美元。南非在2010年中国太阳能热水器出口各国总额中名列第一位。太阳能热水器在德国、意大利、印度、土耳其、美国、墨西哥、澳大利亚、南非等国市场前景诱人。1370亿美元2011年，尽管世界经济发生动荡，各国仍未能就抑制温室气体排放达成全球协定，但是全球对清洁能源的投资增加了5%，达到创纪录的2600亿美元。2011年，全球在太阳能方面的投资上升36%，达1370亿美元，占到了清洁能源总投资额的一半以上。2500亿元根据日前出台的天津市新能源新材料产业发展“十二五”规划，到2015年，天津新能源新材料产业产值突破2500亿元，实现5年翻两番，产值规模占全市工业总产值的比重达到7%以上，建成2个国家级产业示范基地，中国驰名商标达到10个，培育十亿元以上自主品牌30个，打造百亿企业10家，50亿元以上企业20家。平板太阳能热水器的产品优势分析平板太阳能热水器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。平板太阳能热水器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，平板太阳能热水器的日平均效率一般要高于真空管太阳能热水器日平均效率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，这就要求从太阳能热水器出来的热水要有一定的压力，从而，减小热水器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，在使用太阳能热水器时，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热水器那样用橡塑件连接，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，由于平板太阳能热水器结构简单，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热水器的研究与开发，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。2011-2015年我国太阳能产业投资前景预测太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，将光能转换成热能加以利用，目前主要应用在太阳能热水器和光热发电两大领域。中国太阳能光热产业发轫于20世纪80年代，由于当时能源紧张局面的出现，各大专院校和科研院所开始了太阳能光热利用的研究工作。随着国家“863”计划的实施，一批科研成果迅速转化成生产力，全面推动了我国太阳能光热利用的产业化进程。 目前，我国已成为世界上最大的太阳能光热应用市场，也是世界上最大的太阳能集热器制造中心。到2009年我国集热器累计推广总面积约1.45亿平方米，占世界总量的76%左右；年产量达4000多万平方米，接近世界总产量的60%。2009年我国太阳能热水器总销售额约578.5亿元，同比增长34.5%。太阳能光热技术不仅在民用领域，还在造纸、饮料、机械、纺织、食品、养殖等工农业生产方面得到广泛应用。我国太阳能光热产业之所以能快速发展并跃居世界第一，关键因素是掌握了核心技术。我国太阳能光热产业自有技术占95%以上，在太阳能集热、高温发电集成系统、采暖制冷、海水淡化、建筑节能、设备检测等方面，拥有国际领先的技术。 太阳能光热发电是太阳能光热技术应用的一个新领域，在光热利用产业中后来居上，发展势头十分迅猛。“十一五”期间，国家对光热发电技术研发的投资力度不断加大。从2006年到2010年，仅科技部投入光热发电的经费就超过4750万元，重点技术领域取得了突破性进展。 随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展，市场潜力巨大。 “十二五”发展规划中，首次明确提出将在未来5年内，政府直接投资4万亿元用于新能源、节能环保技术等9大行业的发展。作为同时横跨“新能源”和“节能环保”两大产业的太阳能光热，已然成为各级政府和产业政策中的焦点。3600万套房子是个机会 未来5年我国将有开工建设3600万套保障安居工程，今年全国要开工建设1000万套保障安居工程，如果按60%应用安装太阳能来计算，未来保障工程方面应用太阳能将超过700亿的规模。这对太阳能光热行业来说是个巨大的市场机遇。因为所有保障、安居工程都得安装太阳能热水器，这是一个硬性规定，也是一个指导原则。品牌中国太阳能专业委员会秘书长陈一言介绍，3600万套房子如果按照60%使用太阳能热水器，初步按照3000块钱一套，会超过700亿，各地也都出台了相关政策。“6月8日，北京市建委委托我们做了针对保障房领域应用太阳能的技术交流会，但我跟企业沟通时很多企业不理解，感觉这个事情没有意义”。“事实上，开发商、建设部的相关单位，以及设计院对太阳能行业的了解还不足，其实，国内太阳能热水器不缺标准，但具体应用不到位。”陈一言表示，“去年专委会提出一个口号是以品牌和标准为太阳能行业服务，有什么好的信息提供给企业，让把我们的标准落到实处才有意义。”2010年太阳能热利用产业数字统计近日，中国太阳能热利用行业协会公布了2010年的有关数据。2010年中国太阳能热利用产业，特别是太阳能热水器得到了稳定的发展。现在，生产真空管的镀膜机有2000台，生产真空管4 亿多支，实际使用量3.68亿支。2010年生产真空管热水器4600万平方米，同比增长了15%；生产平板型集热器300 万平方米，同比增长了50%。2010年总计生产热水器4900 万平方米，同比增长了16.7%。2009 年的保有量是1.45 亿平方米，2010 年的实际使用量是1.68亿平方米，增长了15.9%。2010 年太阳能热利用产业的产值为735 亿元，增长了22.5%。太阳能热利用产品出口到154 个国家。太阳能平板集热器现状和应用前景1.平板集热器现状国内平板集热器从上世纪80年代的市场统治地位逐步下滑到12%左右，有众多因素造成的：1）直接系统的平板热水器在冬季不能防冻，须排空，因此冬季不能使用并维护复杂；2）全玻璃真空管热水器在大部分地区可全年使用；3）全玻璃真空管由于技术创新，成本大幅度降低，生产企业迅速增加，促进太阳能热水器市场迅速扩大。因此，目前家用热水器国内市场格局是由于产品的特点和价格等因素形成的，可以预见在家用热水器中低挡市场中仍将是全玻璃真空管热水器为主。国外太阳能市场始终以平板集热器为主，是因为国外太阳能系统设计理念的不同。国外系统一般采用间接系统、分体式系统和闭式承压系统，这类系统一般初投资高，但系统可靠、维护成本低、水质不会污染和系统寿命长。针对这类系统，平板集热器体现出其自身的技术优势45：1）平板集热器最适合用于承压系统；2）最适合于双循环的太阳能热水器；3）最有利用实现太阳能热水器与建筑结合；4）系统寿命长，维护费用低；5）大多数情况下可以提供更多的生活热水；6）平板集热器用于太阳能采暖系统时能较方便解决非采暖季节的系统过热问题。因此，在太阳能系统工程、分体式太阳能热水器和对太阳能与建筑一体化有要求的场所，平板集热器比全玻璃真空管集热器在系统寿命、系统维护等方面具有明显优势。目前国内平板太阳能集热器和国外先进水平仍存在一定差距。国内厂家送检测试结果和部分SPF检测报告对比可以看出6：我国太阳能集热器瞬时效率的截距略低于国外产品，热损系数差别较大。这表明现有产品在玻璃透过率、高效选择性涂层和整体结构设计方面仍存在差距，因此国内厂家需要努力提高平板太阳能集热器产品性能，开展高效平板太阳能集热器研发。尤其在寒冷地区或太阳能采暖等场合，集热器热性能对太阳能系统收益影响特别显著。4.平板集热器发展方向4 5针对国内平板集热器与国外的技术和质量的差距，应采取以下措施提高平板集热器的性能和质量：1）研究开发适用于平板太阳能集热器的选择性涂层，涂层应具有高吸收率、低红外发射率、优异的耐热耐湿耐候性能和适宜的加工成本；2）广泛采用低铁高透过率盖板玻璃。目前已有多个玻璃厂家开始生产适用于太阳能集热器的低铁玻璃，国内外玻璃质量差距越来越小；3）重视集热器的优化设计，改善制造工艺，保证结构的严密性，减小集热器的散热损失；4）选用钢化玻璃作为集热器盖板，提高集热器部件质量，采用优化结构设计，确保集热器可以经受防冰雹、淋雨、空晒、耐压、热冲击等性能试验，提高集热器寿命，减少系统维护费用；5）为适应寒冷地区、太阳能采暖和空调以及工业加热等特殊要求，应开发高效平板集热器。尽快使双层盖板和透明蜂窝等技术产业化，并提高其性价比，使高效平板集热器有较强市场竞争力；6）跟踪国外平板集热器先进技术和工艺，开发新型平板集热器太阳能系统，提高平板集热器市场占有率。5.结语1）平板集热器结构简单、运行可靠、成本适宜，还具有承压能力强、吸热面积大等特点，最有利于实现太阳能系统与建筑结合；2）采用回流排空技术，平板集热器太阳能系统可以方便地解决防冻和防过热等技术难点；3）高效平板集热器太阳能系统在同等面积前提下与真空管太阳能系统相比，可以提供更多生活热水；4）国内平板集热器性能和质量与国外的产品相比，仍存在一定差距。在选择性涂层、盖板玻璃、优化设计和生产工艺等方面有待于进一步提高。空气源热泵技术1. 空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。2. 热泵有四大优点，第一是节能，有利于能源的综合利用，第二点是有利于环境保护，第三点是冷热结合，设备应用率高，节省出投资，第四因为它是电驱动，所以它调控比较方便，因此热泵备受大家的关心。3. 热泵技术就二十一世纪的一个能源技术，能通过热泵的形式，可以提高能效的利用，能效的利用有两个含义，从环境角度来讲，可以减少温室气体的排放，减少对环境的有害的因素，从另外一个方面来说，就是解决电力高空负荷的一项技术。4. 热泵用逆卡诺原理，以极少的电能，吸收空气中大量的低温热能，通过压缩机的压缩变为高温热能，传输至水箱，加热热水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强，源源不断的供应热水。作为热水系统它具有无以比拟的优点。但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度在-10以上的地区。将热泵技术与太阳能结合供应热水，这样空气源热泵无疑就是一种比较理想的辅助加热设备。5. 热泵热水机组遵循能量守恒定律和热力学第2定律，运用热泵的原理，只需要消耗一小部分的机械功（电能），将处于低温环境（大气或地下水等）下的热量转移到高温环境下的热水器中，去加热制取高温的热水。热泵可以与水泵相比拟，水是不能自发地从低处流向高处，要将低处的水输送到高处，必须用一台水泵，消耗一部分电力，才能将水送到高处的水箱中。同样，根据热力学第二定律，热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移（传送），而要实现这个目的，必须要有一台机器，消耗一部分机械功（例如电能），才能将低温环境中的热量传送到高温环境中去。这样的机器就称之为“热泵”。热泵的作用是将空气中或低温水中的热量取出，连同本身所用的电能转变成的热能，一起送到高温环境中去应用地源热泵技术地源热泵空调系统是目前世界上最先进的采暖技术设备，在北美及欧洲等地区已有几十年的应用历史，我国则在上个世纪9O年代后期逐步展开应用和研究实践表明，充分利用地源(土壤、地下水、地表水等)的蓄冷蓄热作用和热泵技术来为建筑供暖和供冷，具有节能和环保的双重优点。本文拟就地源热泵空调系统的结构、特点等进行分析与探讨。1地源热泵空调系统的结构与技术原理作为自然现象，热量总是从高温流向低温。但如同水泵把水从低处提升到高处那样，人们可以采用热泵技术把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低 这就是热泵的节能特点。热泵系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器等组成。其中压缩机起着把循环工质从低温低压处压缩和输送到高温高压处的作用，是热泵系统的心脏，蒸发器是吸收热量的设备，它的作用是使制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体(如室外空气)的热量；冷凝器是输出热量的设备从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质(如室内空气)带走，达到制热的目的。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。同样原理，夏季制冷时，制冷剂液体在蒸发器内蒸发，带走室内热量，制冷剂气体经过压缩机压缩后，变成高温高压的气体，在冷凝器中凝结，向室外放出热量。实际上，这就是家庭中使用的冷暖空调的工作原理(见图1所示)。2地源热泵空调系统的技术特性21节能采用地源热泵空调系统进行冷暖供应当地下换热装置设计与安装合理时，地源介质(地下水、地表水、土壤等)的温度变化不大(5以下)，且地源介质相当于一个巨大的蓄冷蓄热体，夏季吸收建筑物排热升温，冬季给建筑物提供热量而降温，出入总量可基本平衡；可作为地源热泵空调系统温度较稳定的冷热源，保证装置的稳定和高效运行。由于充分利用了地下储藏的巨大能量，机组的能效比(C0P)高达456以上，是效率最高、节能最多的中央空调系统之一，相比一般中央空调可节能3O-60 如加装热水回收装置 夏季可免费享受卫生热水。22高效、环保由于地源热泵仅是把空调区域的热量转移到地下土壤、地下水、河水或湖水，不会对水质造成污染，也不会向大气散热，同时由于系统的高效节能，从而减少的发电所产生的问接温室效应也是相当可观的。水源热泵空调系统水源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。根据热泵的热源介质来分，热泵可分为空气源热泵和水源热泵，而水源热泵又分为水环热泵和地源热泵。水环热泵是充分利用室内余热的一种热泵，冬季当室内余热不足时，可利用锅炉进行加热；夏季当室内余热过多时，可利用冷却塔进行排热。地源热泵在国内的应用刚刚起步，有关地源热泵的术语很多，也很不规范，为了避免混淆，现统一采用ASHRAE1997年规定的标准术语，即地源热泵(Ground-Source Heat Pump, GSHP)。地源热泵是一个广义的术语，它包括以地下水、地表水和土壤作为热源和热汇的热泵系统。以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤源热泵(Ground-Coupled Heat Pump, GCHP)；以地下水为热源和热汇的热泵系统称之为地下水源热泵(Ground-Water Heat Pump, GWHP)；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水源热泵(Surface Water Heat Pump, SWHP)。作为自然现象，热量总是从高温端流向低温端。但如同水泵把水从低处提升到高处那样，人们可以用热泵技术把热量从低温端抽吸到高温端。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中储存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这就是热泵节能的关键所在。水源热泵机组工作原理就是利用地球表面浅层地热能如土壤、地下水或地表水（江、河、海、湖或浅水池）中吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，在夏季利用制冷剂蒸发将空调空间中的热量取出，放热给封闭环流中的水，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量；而冬季，利用制冷剂蒸发吸收封闭环流中水的热量，通过空气或水作为载冷剂提升温度后在冷凝器中放热给空调空间。水源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水水式或水空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。优缺点水源热泵空调系统主要具有以下技术优势：（1）水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接地接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵一种利用清洁的可再生能源的技术。（2）水源热泵机组可利用的水体温度冬季为1222，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为1835，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署（EPA）估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。（3）水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。（4）水源热泵使用的是电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和CO2温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30以上，与电供暖相比，相当于减少70以上。当然，象任何事物一样，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。（1）受可利用的水源条件限制。水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水