太陽能資訊：平板太陽能集熱器技術發展路線的思考

平板在可再生能源中的地位和作用

首先，應該肯定的是，在低碳時代，太陽能作為可再生能源中最為豐富的能源利用形式之一。人類對能源的應用，無不是以低中溫熱能消耗為主的，逐漸發展高效、高強度、高密度的能源轉換技術。採暖製冷、熱水洗浴等，無不使用著低中溫熱能。平板太陽能集熱器是帶有透明蓋層的絕熱六面體扁盒，圍護著一個可吸收太陽能的集熱體，能適應太陽能的分散性，低能流密度和克服不少漫射輻射的缺憾，同時，也能置身於狂風暴雨、陰晴雨雪的自然環境之中。可以說平板太陽能集熱器佔據的領域和地位是不可被動搖和取代的。

了解了平板在太陽能熱利用領域的特點，我們再看看平板在人類能源歷史中扮演的角色。說到此，不能不說起地球演化和人類利用能源的歷程，在一本權威專著《低碳經濟的工程學原理》談到，農業文明時期，社會生態與自然生態是相互協調的，應用的能源主要是太陽能儲存下來的地表植物，也可認為是生物質能。但從瓦特蒸汽機的使用開始，人類進入工業文明時代，能量密度低的太陽能不能滿足社會需要，這演化了碳文明的悲劇，人類不得不低碳，轉而求助於太陽能和節能技術去延緩化石能源的消耗速度，保護生態環境，以便在以化石能源為主的大約一百年內，研究開發出人類可以長期依靠的高效，高密度的能源供應來源。人類社會最終的可預見能源可能是氫聚變能源。所以從根本上講低碳文明或成低碳經濟時代實際上是一個比不可少的過渡期。

從根本上講，所有能源（除潮汐能）都是核能，都起源於宇宙大爆炸，地球上的化石能源和可再生能源都來自於太陽這個核反應堆送來的輻射，未來的氫聚變是發生在地球上的核能。一個來自宇宙，一個來自地球自身。

從資源利用角度看，我們不會因地球本身能產生核能，就放棄宇宙的核能，也就是太陽能。畢竟太陽能更具有數量巨大、獲取方便、時間長久、清潔乾淨的優點。

從熱力學，我們需要有高密度、高能級的能源，但直接關係人類的最多還是低密度、低能級的能源，也就是中低溫熱能量了，這符合按需、按質用能概念，也更科學和合理。

平板這個最易於，最有效，最低成本的從太陽能獲取中低溫熱能的器件和技術，不會因核能的大規模應用而失去存在的價值，而更是一個與日月共存，與人類未來永續的技術。

平板太陽能集熱器應用方向、問題和前景

確認了平板的總體地位后，從宏觀角度加深了我們對平板的理解，堅定了我們發展平板技術和產業的信心，從需求角度去思考和調研平板的具體問題，以找出平板技術發展路線和方向。

1平板的基本形式（不含無蓋集熱器）：

1）液體太陽能集熱器。

2）空氣太陽能集熱器。

3）平板太陽能吸附集熱器。

2平板主要應用方向、問題和前景

1.太陽能熱水系統

（1）生活熱水。對於生活工作溫度基本50℃左右既可，這樣的熱水系統應用和市場算是基本成熟。

（2）生產工藝用熱水。工業上很多工藝也需要中高溫（80-250℃）熱水，如消毒、殺菌、漂白、印染、瀝青加熱、鍋爐水預熱等。

這方面應用的擴大有可能比民用熱水的熱利用作用還大。但目前國內還沒有較好定型的相應產品，國外有小型槽式拋物面聚焦真空管，但要跟蹤，不大實用而未形成產品，國外在中溫平板上有成功先例但價格高昂，國內尚未有定型的市場化產品。

（3）太陽能熱水系統的抗凍性能

工程用平板的最大缺陷是不能抗凍，這使得結冰地區絕大多數採用了雙迴路系統，因此增加換熱器，循環泵和閥門的使用，帶來20%左右的一次投資，加大維護和更換防凍液的成本。為此已有迴流排空系統在應用，但須配套專用迴流平板，這在國內還不成熟。

2.太陽能熱水器

基本作為生活熱水在使用，不管陽台壁掛太陽能或別墅平板太陽能，在結冰地區基本是雙迴路抗凍，也有平板熱管熱水器，但金屬熱管有先天缺陷，壽命短，而雙迴路又因需換熱和更換防凍液而使成本居高，與直插真空管相比沒有優勢，除過陽台以外，有大量廠家都在開發別墅和一體式平板熱水器，但可發揮平板的優勢的直接式抗凍的熱水器，還沒有可喜的結果。

3.太陽能幹燥

對於大多數農村產品，蔬菜果品、藥材、木材、茶葉等基本是35℃-65℃的低溫乾燥，這特別適合平板太陽能空氣集熱器的使用，有研究也有生產的產品，但遺憾的是還沒有低成本高效的定型產品在市場供應。

4.太陽能採暖

單純的短期儲能太陽能熱水系統去解決建築採暖，由於冬夏能量的不平衡，從根本上將是不可行的，不能憑樸素的體驗和認識就去解決多因素相關的複雜問題，而跨季儲能，集中供熱確是可行的，已在丹麥等歐洲國家有成功的應用，但需要有更可靠，更高效的大規格長壽命平板集熱器，這是我們不能迴避的一個重大課題。

在建築上採用太陽能空氣集熱器可進行熱風采暖，所以陣列空氣集熱器、南牆空氣集熱器，建築太陽能空氣幕牆都大有用武之地。

5.太陽能空調

目前最現實的是單級太陽能溴化鋰吸收式製冷，需要熱源溫度85℃，如果兩級，則需130℃，這要求中溫平板，但仍然遺憾的是國內可靠高效的產品還是個空白，但同CPC 在這一溫度區間相比，仍然應該是有優勢的。

太陽能吸附式空調用平板太陽能吸附式集熱器伴隨吸附式製冷技術的成熟，也是一個有潛力的方向。

6.太陽能海水淡化

高溫海水淡化的結垢是一個難以克服的難題，所以以色列走的是低溫多效蒸餾的技術路線，對於太陽能平板，此時有80℃~95℃的平板就夠了，實際使用溫度可能是65℃.

7.太陽能低溫熱發電（ORC）

高溫太陽能熱發電系統普遍採用大面積、高聚焦比、複雜跟蹤的聚焦集熱方式，控制繁瑣，安裝和運行維護複雜，技術難度大。

太陽能中低溫熱發電技術能彌補高溫熱發電技術的局限性。該技術基於太陽能分散型強、能流密度低易於中低溫收集的特點，集熱溫度一般在80~200℃之間，以有機朗肯循環（Oganic Rankine Cycle, ORC）作為中低溫熱發電的熱功轉換循環，是目前太陽能熱發電技術的重要研究和發展方向，中溫平板的應用在此有無限廣闊的前景。

來源：中國太陽能產業資訊 作者：湖北金威新能源科技有限公司高元運

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