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太阳能企业必须在创新中求发展
时间:2014-01-21 来源:太阳能工程 
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    0前言
我国的太阳能企业在经历了将近十几年的高速发展之后,近年来开始走入低谷,整个行业面临前所未有的困难和挑战。虽然今年太阳能热水工程市场有较大增幅,但是行业主打产品——家用太阳能热水器市场产能过剩,产品供大于求的现象,并未因工程市场的扩大而好转。在这样的大环境下,必须依靠创新发展、通过转型升级、立足于提高产品品质和效率,才是走出困境的最好途径。
1透过现象看本质
业间从本世纪初就开始探讨太阳能与建筑相结合的技术问题,达成的共识是“未来市场将是平板太阳能产品的天下”。实际上这是行业发展的一个误区和偏面认识。原因在于,真空管生产厂家虽然时不时地推出一些新产品,但多是模仿和克隆技术,在原创性上并无太大进步,“产能过剩、产品雷同,缺乏创新、产品质量参差不齐”仍是业界主流,这无疑说明了太阳能热利用产品创新的乏力和不足。“回顾20多年来的发展历程,从平板集热器到真空管集热器,每一次的进步,都是由于技术创新带来的结果”,但真空管集热器生产厂家对行业存在的危机长期熟视无睹,才造成今天这一被动局面。
就平板集热器的适用范围而言,在技术上规定“普通平板太阳集热器只能运行在60℃以下的工作温度”。2009年4月22日中国国际太阳能热利用大会专家报告,在“8.平板式太阳能的工程应用事例”中,专门列举了广东省内各家较大太阳能公司的平板式太阳能热水工程失败的案例,证明了一个事实:在真空条件下对流损失才等于零这个基本的物理学常识,同时也揭示了真空管集热器天然存在的优越性。
在平板集热器内部,吸热板到外盖板的内对流损失和外盖板到周围空气的外对流损失这两种对流损失,决定了平板集热器的效率。其中:内对流损失的存在决定了平板集热器只能产出低温热水,外对流损失决定了平板集热器肯定要冻堵。在低温条件下为解决抗冻问题,必须消耗热能(从太阳获得的热能和辅助热源提供的热能),才能得到平衡。这两项对流损失,在真空管集热器里几乎可以略去不计。
太阳能工程市场中,之所以要用平板集热器取代真空管集热器,多是出于建筑构件化的需要。不过平板集热器在实际安装中经常发现诸多问题,如温室热箱的密封不良,往往造成结雾现象。其中既有制造方面的原因,也有安装不到位所造成的原因。
这种现象将使集热器的效率因为对流损失而大大降低,以致在冬季的零下气温条件下造成集热器冻裂。为解决这一问题,施工单位往往采用钻孔来达到消除起雾的现象,这样做的结果,只能让集热器接近无效工况。
平板集热器存在的弊病较多,迫切需要寻找新的思路和对策。
2 对策和思路
2.1 创新
早在2001年,原建设部科学技术司、建设部建筑节能中心、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会等单位,在南京召开了“太阳热水器与建筑相结合应用技术研讨会”,会议上建筑专家就指出:“太阳热水器并未成为建筑的一个部件来配备…太阳热水器如何与建筑结合是一直没有解决的问题。”所以开发新一代太阳能集热器,使之既具有太阳能建筑构件的特征,也具有真空集热器的高效率,从而取代现有的平板集热器,从理论上看是一个可行之策。
目前太阳能热利用的应用范围包括:“由户用型向工程化扩展;由生活热水向采暖和空调扩展;由民用向工农业生产扩展;由低温向中高温应用扩展(主要指太阳能热发电和空调制冷技术)”。从实践应用中得知,采用真空管式太阳集热器,完全能在上述领域中得到全部应用。甚至在20世纪60年代,以色列就已经开始利用高温热管太阳能热加热空气到650℃以上,对炉料进行预热后,再进入高炉融化,以节省能源。
同时,真空管太阳能集热器的平板化设计方案,早在2003年的常州秋交会就已经展示过。在经历了十余年的不断完善之后,现在的平板-真空管式太阳集热器(包含三种不同传热方式)技术上已趋于成熟。这种集热器以建筑构件为框架,可以作为建筑构件安装在建筑物的任何地方,产品已出口到新西兰和德国等国家。
这种形式的工程案例,也已经在房地产开发商建设的别墅小区里得到了应用和推广。2007年浙江某小区的134套别墅,就采用了平板-真空管式太阳集热器作为分体式太阳热水器的集热元件,至今已经顺利度过了六个年头。
大量的实践证明,平板-真空管太阳能集热器产品具备建筑构件的几乎全部要素,完全有可能取代平板集热器而应用于建筑领域。同时,采用平板集热器框架制作全封闭的平板-真空管式太阳集热器,技术上是可行的。可以断言,只要有主管部门的重视,并经有实力的企业在此方面加以努力,这种新型的真空管式集热器一定有着广阔的市场前景。
2.2 转型
目前真空管内插热管和U形管的应用已经很普遍,和真正的玻璃-金属真空管太阳集热器相比,集热效果不如后者。其中原因很多,主要原因还是对于该产品的集热效率研究不够深入,没能真正找到最佳的解决方案,或是因为价格问题而无法大面积推广。现在市场上的主流产品大多是相互仿制,做到了形似做不到神似,无非是占据了价格优势(前者一支D100mmX2000mm的热管真空管提供的能量约为100W,价格要200多元,后者一支D58mmX1800mm的真空管提供的能量为59W,价格在50元上下)。尽管后者的价格低于前者,但是前者的综合性价比还是要比后者高出许多。
分析现有的内插式热管真空管的现状,我们可以找出许多可以改进的地方,重要的是,要真正引起有关厂家的重视,把这种产品从技术上加以完善,将分散组装成的产品变成独家集成的专利产品,努力提高其效率、性能和寿命,进而提高产品的竞争能力。其中,热管完全可以自己开发制造,翅片和其他部件应该进行专项设计,变成自己的专利产品,提供给采购商家。经验证明,只要改进内插式热管真空管和U型管集热器的结构,即可把效率提高20%以上,创造出有企业特色的高效优质的真空管集热器产品。所以,真空管生产厂家以及相关产品的生产厂家都可以根据该思路完成企业的转型升级。
我们再对现有内插式热管、U形管的构件稍加分析,就知道企业生存的困境到了何等地步。以翅片为例:有厚度为0.15mm的,也有0.25mm的,若问那种传热效果更佳,恐怕哪一家都无法回答,因为他们没有实例证明,只是根据订货厂家要求进行生产,其实结果都差不多,最终还是因为热变形的原因,导致传热效率大大下降;同样,热管传热的结构究竟哪种形式好,冷凝头的尺寸究竟多大最合适,和集管如何连接等等,都没有人在这方面进行过仔细的研究和实践,而是照搬、克隆,产品雷同的结果就是价格的恶性竞争。
真空管集热器大有潜力可挖,只要愿意往这方面进行努力进行升级改造,比如探索以更低成本开发玻璃-金属真空管太阳集热器,并且加以整合成建筑模块形式,那么全新的集热器产品一定会出现在太阳能集热器市场中。
3结语
企业的灵魂在于创新,经营者必须要有忧患意识、创新精神和勇于否定自己的牺牲精神。要不断提高自己的认知,以质量赢得信誉和市场,做到20世纪80年代就曾流行的企业竞争口号“人无我有,人有我优、人优我廉”,那么即便是一个微型企业,也会立于不败之地。同时呼吁行业主管部门和专家,对此课题能够加以重视,上下齐心,一起为振兴太阳能热行业作出新的贡献。
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