平板太陽能冰櫃

平板型太陽能冰櫃主要是由平板集熱器、儲水箱、水管、支架及配件等部分組成。

基本介紹

• 中文名：平板太陽能冰櫃
• 組成部分：平板集熱器、儲水箱、水管
• 主要技術：吸附製冷技術
• 類型：冰櫃

平板太陽能起源

在由高碳走向低碳的碳革命中，太陽能熱利用的節能環保備受關注。據統計，太陽能熱水系統可以實現建築節能10%至15%，而住宅採用太陽能供暖系統，將為建築能耗節省45%左右。　在由高碳走向低碳的碳革命中，太陽能熱利用的節能環保備受關注。據統計，太陽能熱水系統可以實現建築節能10%至15%，而住宅採用太陽能供暖系統，將為建築能耗節省45%左右。　綜觀太陽能熱利用的現狀，國外主要以平板太陽能為主，國內則以真空管為主。在能源利用效率方面，平板熱效率可達到76%以上。在太陽能與建築一體化套用中，平板太陽能更符合建築的美觀性，並且兼具屋面和集熱雙重功能。五星太陽能董事長鬍廣良介紹說，太陽能與建築一體化是讓太陽能成為建築的一部分，在為用戶提供熱水的同時，也為整個建築的節能減排發揮作用。　由於平板太陽能更節能、更安全及美觀耐用等優點，在全球範圍內使用頻率大大超過真空管太陽能，是國際市場上的主流產品。低碳化已成為不可逆轉的潮流，隨著國家政策的出台和國內市場的需求，加上國內各大型平板太陽能生產企講肯厚業的努力，中國的平板太陽能必將迎來一個黃金時期。對此胡廣良表示：“上海仙能環保設備有限公司作為中國平板太陽能的研發、

製造企業的先行者，將會不遺餘力地推動平板太陽能的普及和發展。

在我國太陽能冰櫃市場上，目前真空管冰櫃占有絕對優勢是一個不爭的事實，而且發展勢頭也異常火爆，前景更是迷人。但我們不可忽視的是近年來端笑平板冰櫃異軍突起，成為展會上的亮點，國內用戶的新寵，國際市場的主流，甚至還被一些專家學者認為是未來太陽能

冰櫃的發展方向。如果我們沾沾自喜於真空管甩主寒詢冰櫃的規模和水平，而不去認真地研究平板太陽能冰櫃的優勢與發展，我們就不可能放眼長遠，把握未來，掌握進軍國際高端市場的主動權。

基本構造

平板集熱器是平板冰櫃的關鍵部件，其熱性能高低是衡量冰櫃好壞的重要指標腿危頌項。它主要包括塗有選擇性吸收塗層的吸熱板、透光材料蓋板、保溫層和外殼四大部分。當陽光透過玻璃蓋板照在平板吸熱板上時，其中大部分太陽輻射能為吸收體所吸收，轉變為熱能，並傳向流體通道中的工質。通過自然循環或強迫循環，而將儲水箱內的水加熱。吸熱板的材料國外基本上都用銅和不鏽鋼，國內已經大量採用銅材、鋁合金、鋼材、鍍鋅板，沿海水質較差的地區，則可用塑膠或玻璃來替代。因為金屬表面的反射率高，吸收率低，為了增強吸收效果，必須在金屬表面也即吸熱板上製備塗層。按製備工藝不同，可將塗層分估喇疊為電鍍塗層、電化學轉化塗層、真空鍍膜塗層和塗料塗層四種主要形式。因為集熱器周圍是空氣，所以當集熱器的吸熱板在轉

變太陽輻射能量為水的熱能時，也向周圍環境散失熱量，這就使太陽輻射能量不能全部轉化成水的熱量。為了減輕這部分能量的損失，在吸熱板上面安裝透光材料蓋板，使蓋板透過可見光而不透過遠紅外線，從而減少能量散失，更有效地提高吸熱板和水的溫度。優質透光材料蓋板對冰櫃的效率及壽命有很大影響。目前國內外採用的蓋板材料主要有普通晚疊腳平板玻璃、鋼化玻璃和玻璃鋼等，其中套用最廣泛的還是鋼化玻璃。在吸熱板的四周和底部安放保溫材料，用來減少集熱器向四周環境散失熱量，以提高集熱器的效率。常用的保溫材料有岩棉、礦棉、聚苯乙烯和聚氨脂等。聚苯乙烯在溫度較高時會收縮，因此在使用它作保溫材料時，往往在它與吸熱板之間先放一薄層岩棉或礦棉。為了將吸熱板、透光蓋板和保溫層組成一個整體，並保持有一定的剛度和強度便於安裝，需要有一個較為堅固美觀的外殼，一般用鋁材、鋼材、塑膠、玻璃等做成。此外，平板太陽能冰櫃還有儲水箱、支架、管道極其配件等結構要素。

發展情況

平板太陽能冰櫃在我國的發展經歷了一個“U”字形過程，現在又在新的起點上逐步抬頭，引起了專家學者和企業界的高度關注。據有關資料表明，1997年我國太陽能冰櫃的年產量達350萬平方米，其中平板太陽能冰櫃約占45%，真空管冰櫃約占30%。到2001年我國平板太陽能冰櫃的比例就下降到了26.3%，而真空管冰櫃上升到63.2%。截至目前，經過近10年來的持續下滑，我國平板太陽能冰櫃產量所占份額也就僅有90%左右了。然而，在國際市場上，平板太陽能冰櫃卻始終是主導產品，國外(如日本、美國等)90%以上的太陽能熱水系統都採用平板型太陽集熱器，即使在冬季十分寒冷的丹麥、瑞典等敬乎幾北歐國家也毫不例。我國有關部門對全球太陽能冰櫃發展情況進行了統計分析。被統計的歐洲、美洲、大洋洲和亞洲的21個國家中的433家太陽能企業中，有平板太陽能冰櫃401家，占企業總數的92.61%；有真空管太陽能冰櫃12家，占企業總數的2.77%；簡易太陽能冰櫃20家，占企業總數的4.62%。顯然，在國外太陽能冰櫃套用中，平板太陽能冰櫃生產經營企業遠遠大於其他產品類型企業數量。隨著新能源的推廣和普及，以及科技的進步和發展，我國平板太陽能冰櫃的技術水平和產品性能、質量也在不斷提高，並在一體化等多個方面表現出獨特的發展優勢。2008年北京奧運會工程之一“奧運村”，在大規模太陽能熱水系統招標中，選擇了德國企業生產的平板太陽能集熱器，讓我國真空管太陽能冰櫃生產企業不得不凝神反思。在第六屆中國太陽能品牌產品博覽會上，海爾太陽能中標澳洲一萬平方米平板集熱器大單成為惹人眼紅的新聞。海爾集團從德國引進先進平板集熱技術，開發出適合中國市場的高溫平板太陽能集熱器，成功解決了平板太陽能的保溫性、密封性等行業難題。太陽雨、澳柯瑪等國內品牌企業也紛紛投資平板太陽能冰櫃項目。經過太陽能冰櫃行業和建築業界的共同努力，我國平板太陽能冰櫃正從低谷走向了新的發展階段。

優勢特點

平板太陽能冰櫃經過了幾十年的發展，技術已經更趨成熟和完善，並具備了其它類型太陽能所不具備的優勢特點。一是特別適合與建築一體化要求。平板太陽能冰櫃由於其平面結構特性，在太陽能的建築一體化套用中，形態結構靈活隨意，設計時不受形態或尺寸的約束，易於實現與建築構件的結合。再加上它的集熱板為金屬材質，可方便採用絲結、焊接等連線方式，為安裝、維護和使用提供了便利。二是具有較高的熱效率。因為真空管太陽能集熱器是由若干根真空管組成的，管子之間存在著間隙，在被太陽光照射時，有一部分太陽能沒有被集熱器所接受。平板太陽能集熱器卻是一個連續的平面，整個集熱器表面都可以接受太陽光。所以，在相同的採光面積和日照強度下，平板太陽能冰櫃的日平均效率一般要高於真空管太陽能冰櫃日平均效率6%以上。三是具有良好的承壓性能。由於平板太陽能集熱器的吸熱板是由金屬材料製成的，集熱器與貯水箱的連線也採用金屬零件，因此，可承受來自自來水和循環泵的壓力。目前，城市用水一般都採用集中供水系統，自來水壓力較高，這就要求從太陽能冰櫃出來的熱水要有一定的壓力，從而，減小冰櫃出水口與自來水出水口之間的壓差，為用戶使用提供方便和舒適。四是組成大系統時性能穩定。對於一些大型的場所，如賓館、游泳館、工廠等地方，在使用太陽能冰櫃時，往往需要很多塊太陽能集熱器組成大規模的供水系統。如果採用平板太陽能集熱器，在集熱器與系統之間用金屬連線，而不是和真空管太陽能冰櫃那樣用橡塑件連線，就可以保證整個系統的穩定性。因此，在建立大規模太陽能熱水系統的時候，往往採用平板太陽能集熱。此外，由於平板太陽能冰櫃結構簡單，加工方便和易於規模化生產，還使得它具有製造成本低、安裝費用省和使用壽命長等特點。當然，平板太陽能集熱器存在的熱損失偏高和防凍等問題，也需要通過科技創新進一步得到解決。為了積極參與國際競爭，開拓國內高端市場，我們必須重視平板太陽能冰櫃的研究與開發，以更加開放的心態，提高我國太陽能熱利用的技術水平和國際化水平。

吸附製冷技術

21世紀90年代，中國已經開始對太陽能吸附製冷冰櫃的研究，但是大多數還局限在實驗室，尚未達到預期的實用化程度，主要原因是受到製取溫度高及太陽能的時間局限性的影響。同時，太陽能吸附製冷冰櫃室外吸附床和室內製冷器之間需要管路連線，也是影響太陽能吸附製冷冰櫃進入批量生產階段的主要障礙。

為了解決以上各種缺陷，國內研究人員從系統循環機理、吸附製冷工質對的選擇、平板太陽能冰櫃的性能、內外特性分析及最佳化設計等諸多方面對太陽能固體吸附式製冷技術進行了詳細分析研究。上海交通大學製冷所熱環境研究室孫長江經過數年潛心研究，按照批量生產所要求的工藝和流程，製造了兩台太陽能吸附式冰櫃。實驗結果表明該冰櫃性能較為穩定，證明這種平板太陽能冰櫃在技術上已經具備了成熟的生產製造條件。

在太陽能吸附冰櫃中，吸附工質對的選擇非常重要。國內研究人員嘗試研究不同的吸附工質對的吸附特性，其中包括CoF2-NH3、SrCl2-NH3、活性炭-甲醇、活性炭-乙醇等。實驗結果表明，CoF2-NH3工質對的單位吸附量大，達到最大吸附量時的溫度要求低，吸附周期短，並且多次重複吸附後既不結塊、也不膨脹，為化學吸附式製冷系統的小型化和實用化提供了新的可能性；SrCl2-NH3工質對的吸附製冷量大，適宜太陽能或低品位餘熱驅動，是性能優良的工質對；活性炭-甲醇工質對較之活性炭-乙醇工質對更適用於太陽能固體吸附式製冰機中。

高效太陽能集熱器是平板太陽能冰櫃的關鍵部件，有非聚焦型太陽能集熱器和聚焦型太陽能集熱器兩類。其中，非聚焦型太陽能集熱器分為平板型、真空管和CPC型三種，這三種集熱器集熱溫度均不高，在250℃以下，屬於低溫或者中溫太陽能集熱器；聚焦型太陽能集熱器分為槽式、碟式和塔式三種，通常情況下，這三種聚焦型集熱器集熱溫度均可達300℃以上，屬於中高溫集熱器。對於平板太陽能冰櫃而言，非聚焦型太陽能集熱器主要套用於太陽能吸附製冷冰櫃系統，而聚焦型太陽能集熱器可套用於太陽能光電製冷冰櫃系統。目前，國內外對太陽能集熱器的研究和利用多限於中低溫範圍。

發展情況

平板太陽能冰櫃在我國的發展經歷了一個“U”字形過程，現在又在新的起點上逐步抬頭，引起了專家學者和企業界的高度關注。據有關資料表明，1997年我國太陽能冰櫃的年產量達350萬平方米，其中平板太陽能冰櫃約占45%，真空管冰櫃約占30%。到2001年我國平板太陽能冰櫃的比例就下降到了26.3%，而真空管冰櫃上升到63.2%。截至目前，經過近10年來的持續下滑，我國平板太陽能冰櫃產量所占份額也就僅有90%左右了。然而，在國際市場上，平板太陽能冰櫃卻始終是主導產品，國外(如日本、美國等)90%以上的太陽能熱水系統都採用平板型太陽集熱器，即使在冬季十分寒冷的丹麥、瑞典等北歐國家也毫不例。我國有關部門對全球太陽能冰櫃發展情況進行了統計分析。被統計的歐洲、美洲、大洋洲和亞洲的21個國家中的433家太陽能企業中，有平板太陽能冰櫃401家，占企業總數的92.61%；有真空管太陽能冰櫃12家，占企業總數的2.77%；簡易太陽能冰櫃20家，占企業總數的4.62%。顯然，在國外太陽能冰櫃套用中，平板太陽能冰櫃生產經營企業遠遠大於其他產品類型企業數量。隨著新能源的推廣和普及，以及科技的進步和發展，我國平板太陽能冰櫃的技術水平和產品性能、質量也在不斷提高，並在一體化等多個方面表現出獨特的發展優勢。2008年北京奧運會工程之一“奧運村”，在大規模太陽能熱水系統招標中，選擇了德國企業生產的平板太陽能集熱器，讓我國真空管太陽能冰櫃生產企業不得不凝神反思。在第六屆中國太陽能品牌產品博覽會上，海爾太陽能中標澳洲一萬平方米平板集熱器大單成為惹人眼紅的新聞。海爾集團從德國引進先進平板集熱技術，開發出適合中國市場的高溫平板太陽能集熱器，成功解決了平板太陽能的保溫性、密封性等行業難題。太陽雨、澳柯瑪等國內品牌企業也紛紛投資平板太陽能冰櫃項目。經過太陽能冰櫃行業和建築業界的共同努力，我國平板太陽能冰櫃正從低谷走向了新的發展階段。

優勢特點

平板太陽能冰櫃經過了幾十年的發展，技術已經更趨成熟和完善，並具備了其它類型太陽能所不具備的優勢特點。一是特別適合與建築一體化要求。平板太陽能冰櫃由於其平面結構特性，在太陽能的建築一體化套用中，形態結構靈活隨意，設計時不受形態或尺寸的約束，易於實現與建築構件的結合。再加上它的集熱板為金屬材質，可方便採用絲結、焊接等連線方式，為安裝、維護和使用提供了便利。二是具有較高的熱效率。因為真空管太陽能集熱器是由若干根真空管組成的，管子之間存在著間隙，在被太陽光照射時，有一部分太陽能沒有被集熱器所接受。平板太陽能集熱器卻是一個連續的平面，整個集熱器表面都可以接受太陽光。所以，在相同的採光面積和日照強度下，平板太陽能冰櫃的日平均效率一般要高於真空管太陽能冰櫃日平均效率6%以上。三是具有良好的承壓性能。由於平板太陽能集熱器的吸熱板是由金屬材料製成的，集熱器與貯水箱的連線也採用金屬零件，因此，可承受來自自來水和循環泵的壓力。目前，城市用水一般都採用集中供水系統，自來水壓力較高，這就要求從太陽能冰櫃出來的熱水要有一定的壓力，從而，減小冰櫃出水口與自來水出水口之間的壓差，為用戶使用提供方便和舒適。四是組成大系統時性能穩定。對於一些大型的場所，如賓館、游泳館、工廠等地方，在使用太陽能冰櫃時，往往需要很多塊太陽能集熱器組成大規模的供水系統。如果採用平板太陽能集熱器，在集熱器與系統之間用金屬連線，而不是和真空管太陽能冰櫃那樣用橡塑件連線，就可以保證整個系統的穩定性。因此，在建立大規模太陽能熱水系統的時候，往往採用平板太陽能集熱。此外，由於平板太陽能冰櫃結構簡單，加工方便和易於規模化生產，還使得它具有製造成本低、安裝費用省和使用壽命長等特點。當然，平板太陽能集熱器存在的熱損失偏高和防凍等問題，也需要通過科技創新進一步得到解決。為了積極參與國際競爭，開拓國內高端市場，我們必須重視平板太陽能冰櫃的研究與開發，以更加開放的心態，提高我國太陽能熱利用的技術水平和國際化水平。

吸附製冷技術

21世紀90年代，中國已經開始對太陽能吸附製冷冰櫃的研究，但是大多數還局限在實驗室，尚未達到預期的實用化程度，主要原因是受到製取溫度高及太陽能的時間局限性的影響。同時，太陽能吸附製冷冰櫃室外吸附床和室內製冷器之間需要管路連線，也是影響太陽能吸附製冷冰櫃進入批量生產階段的主要障礙。

為了解決以上各種缺陷，國內研究人員從系統循環機理、吸附製冷工質對的選擇、平板太陽能冰櫃的性能、內外特性分析及最佳化設計等諸多方面對太陽能固體吸附式製冷技術進行了詳細分析研究。上海交通大學製冷所熱環境研究室孫長江經過數年潛心研究，按照批量生產所要求的工藝和流程，製造了兩台太陽能吸附式冰櫃。實驗結果表明該冰櫃性能較為穩定，證明這種平板太陽能冰櫃在技術上已經具備了成熟的生產製造條件。

在太陽能吸附冰櫃中，吸附工質對的選擇非常重要。國內研究人員嘗試研究不同的吸附工質對的吸附特性，其中包括CoF2-NH3、SrCl2-NH3、活性炭-甲醇、活性炭-乙醇等。實驗結果表明，CoF2-NH3工質對的單位吸附量大，達到最大吸附量時的溫度要求低，吸附周期短，並且多次重複吸附後既不結塊、也不膨脹，為化學吸附式製冷系統的小型化和實用化提供了新的可能性；SrCl2-NH3工質對的吸附製冷量大，適宜太陽能或低品位餘熱驅動，是性能優良的工質對；活性炭-甲醇工質對較之活性炭-乙醇工質對更適用於太陽能固體吸附式製冰機中。

高效太陽能集熱器是平板太陽能冰櫃的關鍵部件，有非聚焦型太陽能集熱器和聚焦型太陽能集熱器兩類。其中，非聚焦型太陽能集熱器分為平板型、真空管和CPC型三種，這三種集熱器集熱溫度均不高，在250℃以下，屬於低溫或者中溫太陽能集熱器；聚焦型太陽能集熱器分為槽式、碟式和塔式三種，通常情況下，這三種聚焦型集熱器集熱溫度均可達300℃以上，屬於中高溫集熱器。對於平板太陽能冰櫃而言，非聚焦型太陽能集熱器主要套用於太陽能吸附製冷冰櫃系統，而聚焦型太陽能集熱器可套用於太陽能光電製冷冰櫃系統。目前，國內外對太陽能集熱器的研究和利用多限於中低溫範圍。