在中国,平板太阳能热水器正在遭遇着与其他国家迥然不同的境况,身处飞速发展的中国太阳能热水器市场,平板太阳能热水器的市场占有率居然不升反降,在小型的家用太阳能热水器市场,也差不多被扫地出门,连自身的存在也难以维系,只是在南方的热水工程中有一定程度的应用。
究其究竟,平板太阳能热水器在中国南方市场偏安一隅的原因笔者以为如下:1.不能防冻,难以在北方地区应用;2.最高出水温度较低,所以被认为“效率也低”;3.价格较贵,代价高昂。我们归纳一下它的弊病,可以用6个字来表达:怕冻、低效、昂贵。
第一个原因,是因为大多数平板太阳能厂家是采用冷水直接通过集热板管路的方法来对水进行加热,这个方法无需循环水泵,依据水受热后上升的原理使水得到循环加热,这个方法的确是非常简单和便宜的,但是却不是一个好的方法:它造成集热效率十分低下以及污垢的快速形成,同时由于板管内流动的是普通的水,在稍微持久一些的低温环境下,极其容易造成水的冻结和膨胀,使集热板管彻底报废,这样的工艺形式,使平板太阳能热水器只能在南方使用,而且由于结垢等方面的原因,它的寿命也相当短——尽管和真空管太阳能的使用寿命相比它并不逊色,但是和在西方世界动辄40年以上的使用寿命相比就太微不足道了。
水自然循环的太阳能热水器本来就不应该出现:仅仅因为可以节省一个循环水泵和一些载冷剂,平板集热器就失去了效率、寿命和抗冻性,这样的代价过于沉重,实在是太得不偿失了,这一点是值得我们重新予以考虑的。
对于第二个问题,同样有它的荒谬逻辑:“最高出水温度较低”,就会导致集热器“效率也低”吗?从太阳光的投影来看,真空管太阳能的实际受光面积,无论如何也不可与平板集热器相比,平板太阳能的集热效率天然的就必定高于真空管太阳能:由于真空管之间的必需的间隔、真空管两个夹层之间无效的空隙,以及玻璃圆管曲面本身不可避免的反射,真空管太阳能集热器的效率不可能做得很高,假如平板太阳能集热器做的稍微理想一些,真空管集热器的吸热量,能够达到同面积的平板集热器的65%,就已经是很好的了。
在水流通不畅的情况下,由于真空管集热器的保温性优于平板集热器,所以它的水温是有可能高于平板集热器很多的,但是我们不要忘记,温度和热量是两个概念:打火机的火焰温度比真空管的水温高的多,可以达到800℃以上,但是相对于环境温度,它的热量并不大:一个打火机能够发出的全部热量,即使在效率100%的情况下,也仅仅能够使10公斤水上升3℃而已,只要集热器能够及时地将热量转移出去,平板太阳能热水器的集热效率要高的多,所以我们可以说,平板集热器的效率低于真空管集热器,是一个完全错误和荒谬的结论。
平板太阳能的第三个问题,可能更加重要一些,由于大量的采用有色金属,平板集热器的成本要高于真空管集热器,在这样的情况下,各平板太阳能厂家纷纷走上了一条降低成本的道路,甚至走得有些偏了。他们想尽一切方法降低铜的用量,把集热铜板做得更薄,导致其厚度已经不能被称为铜板,而应该称为铜箔;铜管的壁厚也在不断地减少,仅能承受几公斤的压力维系管内的液体不至于外泄;同时尽一切可能用铝来代替铜;这些降低成本的努力,使得平板太阳能这个在全世界叱咤风云,君临天下的节能产品,在我国却已经到了几乎被人遗忘的地步。
中国的平板太阳能生产厂家,几乎都走上了这样一条恶性循环的道路,那就是降低成本——减薄铜板——性能下降——价格更低……许多厂家的铜板,已经薄到不足0.15mm,在很大程度上丧失了集热板向铜管输送热量的能力,这也是造成平板太阳能的集热性能“居然”不如真空管太阳能集热器的主要原因。
由于集热板过薄,即使是导热性能极佳的铜,在导热方面也已力不从心:在集热板平行于水管的边缘区域,板吸收的太阳热量根本没有足够的通道传导至铜管,很大一部分又以辐射方式向外界辐射而损失,假如铜板的厚度为0.15mm,那么在每米长的宽度上,同时集热板距离铜管平均距离为30mm,每1℃温差的导热的能力仅为:Q=(398×33.33)/6666.67=1.99瓦。
在平板太阳能集热器中,并不存在运动和摩擦部件,保温箱体和玻璃盖板使铜板得到了很好的保护,只要对铜材料进行略微的一些处理,就可以使集热器板芯的寿命大为延长,即使长达100年的使用寿命,也是有可能达到的,这和真空管多不过十余年的使用寿命相比,真有天壤之别,平板集热器可以做到效率更高,抗冻性更好,更加稳定可靠,完全可以达到和建筑同存(70年)的目的。
具有金融属性的铜
在中国古代,铜作为铸造货币的主要材料,本身就具有其金融属性的一面,铜钱和铜板,长期成为社会流通货币的主要角色,在史记中记载的“金”,有一些实际上就是指的铜,但是由于铜的社会保有量远高于黄金,所以铜的价格也远远低于黄金,但是这并不妨碍铜具有金融的属性。
如果仅仅考虑一个金属的保值能力,黄金与铜相比也未必见得孰为高下,而从金属的使用属性来讲,黄金则远不及铜,黄金能够做到的,铜基本上能够做得更好。
而且铜具有极其优越的导热性,在所有的金属中仅有银的导热性优于铜,而铝合金的导热能力只有铜的1/3强,也就是说,3mm厚的铝合金的导热能力和1mm厚的铜相当。
广义地讲,任何商品,都至少具有双重的属性:即“使用属性”和“残余价值属性”。但是商品的残余价值也并非注定是一味降低的,对于某些残余价值可能会发生变化的商品,它的残余价值就有可能提高,例如黄金饰品,它除了具有装饰品的使用属性之外,还有一个能够相当“保值”的属性,它“保值”的属性随着市场黄金价格的变化而变化,我们把这种有可能升值的商品属性,称为商品的“金融属性”。反观铜材料数十年来的市场变化,我们可以确信,由于平板太阳能铜材料的使用,只要铜材料能够保持它的“品质”,铜的金融属性也将会影响到平板太阳能的发展趋势。
和现有的平板太阳能设计理念不同,在大幅度提高平板集热器效率的前提下,如果我们能够在设计和制造环节,就能够使平板太阳能集热器的铜板保持其质量,那么这部分铜板就具备了“保值和升值”的金融属性,如果我们把商品的两重性应用到实际中来,那么,对于那些特别设计和制造的、商品之中的铜材料能够完好保持的平板太阳能集热器,我们有理由将它的两重属性,即使用属性和金融属性分别开来。在这些铜材料保持其金融属性的同时,它还为我们提供了高效节能的太阳能产品,这是金银所无法做到的。
在新的设计理念,也就是充分考虑铜的金融属性的设计和制造情况下,铜板的厚度将不再由于成本的考虑而被肆意地减薄,集热板的厚度可以超过1mm甚至更厚,铜材料极其优越的导热性能可以得到充分的发挥,这样的平板太阳能集热器,性能将会远远超过现有的任何同类产品,尤其重要的是,这些铜板在持续多年的为用户做出卓越贡献之后,本身却没有任何变化,它不会衰减、氧化和变质,像它刚刚出厂的时候一样,它依然是纯净的铜板材,可以继续作为铜板材使用和交易,也可以以极低的代价重新熔炼为铜锭并加工成任何铜制品。
如果将平板太阳能热水器商品的两重属性分别开来,我们就会发现,在大幅度增加了铜的使用之后,它的集热效率和使用寿命将会得到前所未有的提高,而其抗冻性能也可以随着载热剂的组分的合理确定而显著加强,甚至将其低温适应性达到适应中国境内的任何极限低温也是可能的,这在载热剂配制技术上只是一个简单的选择问题。这样,这台性能优越的平板太阳能热水器,只剩下了最后一个问题,那就是造价过高的问题。
如果平板太阳能热水器使用的铜材料最终都可以以合理的价格出售给市场,那么也就是说,这台平板太阳能热水器的价格应该分为两个部分,第一部分是用户购买太阳能热水器属性的价格,第二部分是用户购买平板太阳能中铜材料的金融属性部分的价格,可以肯定的是,由于铜材料被从热水器属性中剥离出来,归属于热水器属性的价格部分,比起传统的平板太阳能,它的价格肯定是会降低的——尽管这台热水器的各个性能,都已经和传统的各种太阳能热水器不可同日而语,但是它的热水器属性的价格却的的确确地降低了。在第二部分的价格中,如果考虑到新型平板太阳能热水器几乎无限的使用寿命,参照过去几十年铜价演变的历史,我们可以确切地说,它的金融属性的那一部分,是必然会增值的。
平板太阳能生产厂家们,应该立即停止采用传统技术手段如铝代铜、或采用更薄的铜箔等方法来降低产品成本,因为所有这些方法都已经证明它只能降低平板太阳能的性能、寿命和抗冻性,只有引入铜金融的理念,在技术、设计和制造上,使铜金融成为一个切实可行的经济模式,才能够在大幅度提高产品性能的基础上,降低其使用属性的成本,是一条真正利国利民,并有利于环保和减排的科学道路。
要达到把铜金融概念引入平板太阳能热水器产品的目的,厂家们需要做的事情主要有以下几点:
1.彻底抛弃自然对流的太阳能集热和储热模式,以便提高集热效率并防止管内结垢;
2.大幅度增加铜板厚度以提高集热板向管内导热的能力;
3.从设计上开始保障铜板和铜管材料的恒久性,杜绝焊接以及铜铝复合,以利于铜管板的保质与保值;
4.建立铜材料的回收、交易和评价体系;
随着中国劳动力成本的增加,随着公众节能意识增强和科学经济观念的建立,平板太阳能热水器已经迎来了新的历史机遇,平板太阳能厂家们应该抓住机会,改变观念,积极投入新型平板太阳能热水器的科学实验和分析研究,为社会提供更加高效、经济、可靠的太阳能产品,把平板太阳能热水器推向全国市场,而铜金融概念的引入,也是节能减排的良好途径,有着良好的社会效益。