太阳能方案热水调研分析.docx
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太阳能方案热水调研分析
太阳能热水调研分析
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**年**月
一、国内外发展背景
近年来,“能源危机”、“环境污染”、“燃气、电热水器存在不安全隐患”等警报不断长鸣,使人们不得不思考能否有一种既清洁节能又安全的洗浴设备。
太阳能应运而生。
发展速度非常之快,几乎年年都保持产值翻番的增长势头,而且在今后数年内都会保持旺盛的增长。
太阳能热水系统,因其安全、节能、经济、环保等优点正在被越来越多的消费者所青睐。
我国太阳能热水市场年增长率20%一30%，2002年拥有量达4000多万平方米，整个太阳能热水器行业产值已近100亿元年替代常规能源600多万标准煤。
各国不论是集中供热还是家用太阳能热水系统，其人均面积均比我国超出许多。
根据国际能源组织的最新报告，装量最大的国家,约占世界总安装量的48%。
但若按平均每1000人所拥有的太阳能集热器安装量统计,中国（40 kW/th）排在塞浦路斯（657 kW/th）、以色列（497 kW//th）、奥地利（205 kW/th）、巴巴多斯（20kW/th）、希腊（192 kW/th）、土耳其（86 kW/th）、澳大利亚（59 kW/th）、德国（56 kW/th）、丹麦（42 kW/th）之后,位于世界第10位。
国外太阳能系统呈多元化，规模化发展。
其中以丹麦爱尔岛大型太阳能跨季节蓄热工程最为典型，丹麦爱尔岛大型太阳能跨季节蓄热工程由当地居民集资建设，没有政府补贴资金，完全市场化运作，为爱尔岛居民和工厂提供热水和采暖。
太阳能集热面积15000平米，配有生物质能锅炉和水源热泵作为辅助加热系统，采用地下蓄水池储热方式蓄能，跨季节交互使用，形成了真正的分布式能源提供站，为岛上居民和工厂24小时365天提供热水和冬季采暖需求。
据了解，在丹麦目前建成的太阳能集热综合利用工程中，太阳能集热面积最大的有33365平米，正在建的工程中太阳能集热面积最大的达54000平米。
目前，我国对太阳能热水器行业处于迅速发展时期。
并于2006年1月1日颁布了《可再生能源法》，其中有如下规定：
“第十七条 国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。
国务院建设行政主管部门会同国务院有关部门制定太阳能利用系统与建筑结合的技术经济政策和技术规范。
房地产开发企业应当根据前款规定的技术规范，在建筑物的设计和施工中，为太阳能利用提供必备条件。
对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统；但是，当事人另有约定的除外”。
2007年4月，国家发改委下发了《推进全国太阳能热利用工作实施方案》，其中明确提出我国即将制定太阳能热水器的强制安装政策。
2007年，我国部分城市已经以地方性法规的形式提新建建筑必须安装太阳能热水系统的规定，如广东、江苏、济南、烟台等地区都明确要求12层以下新建建筑要全面推广和配置太阳能热水系统；合肥、邢台、江西等地政府都出台了一系列补贴优惠政策，大力支持太阳能的发展。
二、国内外技术状况
目前在欧洲发达国家大多数系统采用间接性传热系统，即在集热器内采用双回路，传热介质通过换热器对水进行加热，然后供给用户，采用此种供热方式，比较容易实现防冻、防垢功能。
在国内一些专业厂家也做了不少双回路系统，代理商或小型厂家一般采用直接加热系统，即在集热器内直接加热给用户，采用此种方式，生活热水可能被污染，容易结垢、不利于防冻。
三、产品类型
目前太阳能集热器主要是分为三种，即全玻璃管集热器、热管型集热器以及平板型集热器，其中热管型集热器又分为相变热管集热器和热管型集热器。
一、全玻管型集热器：
全玻管集热器工作原理是太阳能透过外玻璃照射到内管外表面吸热体上转换为热能，然后加热内玻璃管内的水，由于夹层之间被抽真空，有效降低了向周围环境散失的热损失，使集热效率得以提高。
全玻璃真空管由内、外两根同心圆玻璃管构成，具有高吸收率和低发射率的选择性吸收腊沉积在内管外表面上构成吸热体，内外管夹层之间抽成高真空，其形状像一个细长的暖水瓶胆。
目前市场上全玻璃真空管主要分为两种型号：
58-1.8型和47-1.5两种。
随着时代和科学技术的发展，目前58-1.8型集热器逐渐成为市场主流产品，在工程中得到了广泛的使用。
58-1.8型集热器
工程照片
二、内插式热管集热器
内插式相变热管集热器工作原理是在全玻管上加入超导铝翼，太阳能透过外玻璃照射到内管外表面吸热体上转换为热能，通过铝翼集热到超导热管芯，热管芯内的负压导热介质吸热后汽化，并通过热管冷凝端与流道联箱内的循环防冻液进行换热，热管工质放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下回流热管蒸发端，再汽化再冷凝。
热管真空管集热器通过热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续不断的吸收太阳辐射能为热水系统或采暖系统提供热源。
特点：
1、效率高、吸热快——真空管密集式排列，单位长度集热管数量多；
2、保温好——环保型无氟聚氨酯发泡保温，绿色环保；
3、组装快捷——可拆卸式标准模块，运输方便；
4、干净卫生——304/2B不锈钢内胆；
适用地区：
适用于热水供应规模大，对热水供应量和建筑物外观要求严格，且水质要求严格，有防冻要求的场合。
投资费用中等。
内插式热管
工程照片
三、金属热管式集热器
金属热管集热器是目前市场上的高端产品，在欧美等发达国家得到广泛应用，也是目前国内国内市场的新兴产品。
一般是尺寸为100-2.0，即100mm的直径，2m的长度。
当太阳光透过真空玻璃管，照射在真空管内金属吸热翅片的选择性吸收涂层上，高吸收率的太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能通过导热铜带传至内置热管，迅速将热管蒸发端内的少量工质汽化，被汽化的工质上升到热管冷凝端，使冷凝端快速升温，集热器联集管上的导热块（或导热套管）吸收冷凝端的热量加热联集管内流体。
热管工质放出汽化潜热后，冷凝成液体，在重力作用下回流热管蒸发端，再汽化再冷凝。
热管真空管集热器通过热管内少量工质的汽—液相变循环过程，连续不断的吸收太阳辐射能为热水系统或采暖系统提供热源。
特点：
（1）效率高、启动快——在阳光下2分钟即可启动输出能量，满足用户用水的及时性；
（2）零维护——管内不走水，抗冷热冲击好，运行安全可靠，避免损失一支集热管而造成整个系统不能运行的问题；
（3）适用于寒冷地区——在-50℃的严寒条件下无冻坏之忧；
（4）占地面积小——水平热管可水平横置安装，节省了铺设太阳能集热器的占地面积；
（5）寿命长——集热板封装于真空玻璃管内，即使在潮湿地区，也不受腐蚀；
（6）承压强——当连接成大面积集热系统时，能承受循环泵的压力因而在承压热水系统推广中独具优势。
金属热管式真空管
四、平板型集热器
平板太阳能集热器其吸热元件为金属吸热板（一般铜或铝）吸热板表面为太阳选择性吸收涂层；吸热板中间为介质流道，一块集热器由几块吸热板和上、下集热管焊接组成，金属外框和背部保温材料，上面为高透光率的玻璃。
，采用双循环、不易结垢，可排污，不会爆管，不怕冰雹，外盖采用钢化玻璃保护层，可承压，使用寿命长。
目前市场上主要尺寸是2000*1000*80。
优点说明：
（1）传统建材，故障率低，安全可靠，可以承压使用；
（2）低温运行效率高，75度达到热平衡，系统不会出现过热现象；
（3）温度低于0℃的区域，集热器本身无法解决冬季防冻问题，主要应用于南方地区，北方地区使用时系统设计多采用防冻液作为循环介质进行二次换热。
工程照片
四、系统类型
目前太阳能集热系统主要分为两种：
一种是直接加热系统，即常规的全玻管系统；一种是间接加热系统，即双回路系统。
双回路一般又分为相变热管双回路系统，平板双回路系统和大热管双回路系统。
一、传统全玻管系统与双回路系统的比较
随着科学技术的发展，双回路物理防冻密闭太阳能集热系统，彻底解决了太阳能光热应用的三大瓶颈——防冻、结垢及过热对系统带来的严重危害和次生灾害，延长了系统的使用寿命。
——系统防冻是太阳能应用的关键
目前国内太阳能防冻多数采用排空防冻、电伴热循环防冻技术工艺，实践证明，以上防冻措施的安全可靠性就像中“博彩”一样困难，赌在对技术工艺环境和管路要求严格，不停电，安装技术如航天技术要求一样可靠，电气不出问题。
通过技术采用物理防冻，彻底解决了这一瓶颈。
——集热系统无结垢隐患，效率寿命提高，投资收益更好
由于系统采用无腐蚀，无毒，无结垢的乙二醇和导热油作为系统的传热介质，系统密闭运行，因此解决了结垢隐患，从根本上提高了系统的使用寿命。
——双回路系统与传统工艺全玻管系统比较
双回路系统解决了过热引起的炸管问题，解决了炸管带来的漏水和产生的其它次生灾害问题，使用户更放心，不产生管理上的心理负担。
其集热效率高，集热效率快，产水量高、不爆管、可承压、耐高温、不结垢。
使用期间维修维护费用特低。
夏季高温季节，冷热水自由循环，无爆管现象。
在严寒高冷地区使用正常。
由于系统的可靠性给管理人员带来的省心、放心、安心，特别针对国家重要机关和保密单位来说带来的更多的是使用上的方便和安全，消除安全隐患，为用户提供真正放心、可靠、节能的太阳能产品。
总结：
全玻管系统简单，价格低廉，但是存在过热炸管以及防冻隐患，使用存在局限性。
双回路系统初投资运行费用相对较高，但是安全高效。
集热效率远远大于全玻管系统。
适用于各种酷热严寒地区。
二、集热系统对比表
方案
特点
适用条件
每组集热器参数
热器情况
集热器配比
优点及缺点
1、平板型双回路太阳能热水系统
1、建构简单、灵活精巧、易维护；
2、形式多变、易于建筑物完美结合；
3、寿命长、性能稳定；
4、防冻结垢、融霜化雪；
5、水质清洁、利于健康
适用于热水供应规模大，对热水供应量和建筑物外观要求严格，且水质要求严格，有防冻要求的场合。
投资费用较低。
1、型号2000*1000*80
2、面积2㎡
15㎡/吨
1、优点：
集热效率高、集热效率好。
运行稳定，易于维护。
2、缺点：
太阳能市场中高端产品，价格相对较高。
2、内插式热管型双回路太阳能热水系统
1、真空管密集式排列，单位长度集热管数量多，效率高、吸热快；
2、环保型无氟聚氨酯发泡保温，绿色环保，保温好；
3、可拆卸式标准模块，运输方便，组装快捷；4、304/2B不锈钢内胆、干净卫生；
适用于热水供应规模大，对热水供应量和建筑物外观要求严格，且水质要求严格，有防冻要求的场合。
投资费用中等。
1、型号；RGP58-1.8-48
2、集热面积7.5㎡/组
15㎡/吨
1、优点：
集热效率高、集热效率好。
运行稳定，易于维护。
2、缺点：
太阳能市场中高端产品，价格相对较高。
3、金属热管型双回路太阳能热水系统（RGP100-2.0-32型）
1、复合保温；
2、铝合金外壳：
永不腐蚀，美观；
3、热媒无缝紫铜钢管：
100%可靠密封，无任何渗漏隐患；
4、干插式连接：
局部维修不影响系统运行。
适用于热水供应规模大，对热水供应量和建筑物外观要求严格，且水质要求严格，有防冻要求的场合。
投资费用较高。
1、型号RGP100-2.0-32
2、集热面积8㎡/组
12㎡/吨
1、优点：
集热效率高、集热效率好。
运行稳定，易于维护。
2、缺点：
太阳能市场高端产品，价格高。
4、全玻管太阳能系统
1、真空管密集式排列，单位长度集热管数量多，效率高、吸热快；
2、环保型无氟聚氨酯发泡保温，绿色环保，保温好。
适用于热水供应规模大，对热水供应量和建筑物外观要求较，投资费用低。
1、型号：
QBP58-1.8-48
2、面积：
7.5㎡/组
15㎡/吨
1、优点：
结构简单，价格低廉。
2、缺点：
适应范围小，防冻问题。
五、产品报价
序号
名称
规格
面积
热水配比
单价
年限
特征
1
全玻管集热器
QBP58-1.8-48
7.5㎡
15㎡/吨
1310元/㎡
15年
太阳能系统的低端产品，物美价廉
2
平板型集热器
PYTGB-2.0-100
7.5㎡
15㎡/吨
1570元/㎡
25年
中高端新兴产品，性价比高
3
内插式热管集热器
RGP58-1.8-48
2.0㎡
15㎡/吨
1870元/㎡
25年
中高端新兴产品，性价比高
4
金属热管式真空管集热器
RGP100-2.0-32
8㎡
12㎡/吨
2800元/㎡
25年
太阳能顶级产品，欧美发达国家广泛应用
注：
本价格为参考价格，具体价格是实际情况为主。
六、能效比分析
随着国家环保政策的日益规范和人们环保意识的日益增强，燃煤锅炉的使用受到越来越多的限制。
很多地方已经禁用燃煤锅炉，由此导致一些用水量较少的单位不得不采用燃油（气）锅炉、电锅炉，而日益高涨的油（气）电价使这些单位不堪重负。
在此背景下，太阳能热水工程环保、节能、安全、方便的优点充分显示出来。
以1000㎡热管真空管为例计算太阳能热水系统的效益分析。
每平米集热器与电（商业用电）相比每年节约约700元。
1000平米每年节约约70万元，3年回收成本，15年节约1050万元，25年节约1750万元。
（后附能效对比表）
后附表：
能效对比表
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