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西安太阳能热水工程发展历程

    西安太阳能热水工程是一种技术成熟、应用广泛的可再生能源产品,在全球很多国家得到了广泛的应用,在提供热水供应、提高人民的生活水平、减少常规能源消耗等方面发挥了巨大作用。通常,太阳能热水工程也称太阳热水装置或太阳热水系统(或工程),但严格来说是有区别的。按国GB/T187l3和行标NY/T513的规定.太阳热水器储热水箱的容水量在0.6t以下的称为家用太阳能热水器.大丁0.6t则称为太阳热水工程系统或太阳能工程。为叙述方便,在本文中统称太阳能热水器。
    在我国、希腊、以色列等国家,太阳能热水器主要供应生活和沐浴热水;在欧洲、澳大利亚等国家,太阳能热水系统主要是作为辅助热源与常规能源系统联合运行,既能供应生活和洗浴热水,还为建筑供暖;在美国,太阳能热水器主要是用于游泳池加热。我国的太阳能热水系统市场已完全商业化运行,而其他国家的太阳能热水系统的发展仍依靠政府的补助和优惠政策,尚未实现商业化运行。
1 太阳能热水器的分类
1.1 按集热器类型分类
    从全球范围看,按集热器的类型分,太阳能热水器产品可分为四种:无盖板太阳能热水器、平板型太阳能热水器、真空管太阳能热水器以及太阳能空气加热器。各种产品的地域性分布非常明显,真空管太阳能热水器主要分布在我国(占全球总量的97%),主要用于提供生活洗浴用热水;无盖板太阳能热水器主要分布在美国和澳大利亚(占全球总量的90%),主要用于游泳池的加热;平板型太阳能热水器的分布较广,广泛地分布在欧洲、亚洲、美洲和大洋州;太阳能空气加热器是一种较为简单的产品,应用量很小,主要分布在瑞士、美国和加拿大。多数国家的太阳能热水器产品类型都比较单一,三分之二以上的国家以一种产品类型为主导产品(市场份额超过90%)。
1.2 系统的循环分类
    按系统的循环方式,太阳能热水器可分为自然循环系统、强制循环系统以及直流式系统。
1.2.1 自然循环系统
    自来水通过上水管进入补给水箱,再经由补给水箱进入蓄水箱。集热器内的水被加热后通过上循环管进入蓄水箱的上部,蓄水箱下部密度较大的冷水自动通过下循环管进入集热器的下部形成循环,上述循环是连续进行的。一般情况下,经过一天的日照,蓄水箱的水能全部被加热,供给用户使用。系统中排气管的作用:有时蓄水箱内的温度过高而产生蒸汽,排气管及时将气体排出,防止其抑制自然循环的进行。
1.2.2 强迫循环系统
    它是利用温差控制器来控制水泵的开关,当集热器顶部的温度和水箱下部水温之差达到预定数值时,水泵开始运行,否则水泵关闭。逆止阀的作用是防止水倒流。排气管的作用和自然循环系统的排气管作用一样。
1.2.3 直流循环系统
    当集热器上部的电接点温度计达到预定的温度是,控制器就启动电磁阀,自来水就将集热器的热水顶入水箱。当集热器上部的温度低于预定的温度时,电磁阀关闭。通过一天的间断运行,进入水箱的水均为指定温度热水。
2 太阳能热水器的发展历史
2.1 全球太阳能热水器的发展历程
    1767年瑞士科学家贺瑞斯发明了第一台太阳能集热器。
    1891年,美国马里州的肯普发明了世界上第一台闷晒式太阳热水器,被他命名为“顶峰”热水器,它的特点是集热器和贮水箱合二为一,水在容器中不能流动,依靠容器壁吸收太阳辐射能加热水。闷晒式太阳热水器的优点是结构简单,成本低。缺点是装置保温性能差,热水必须在当天傍晚及时用完,因此应用范围受到很大限制。
    1936年,美国天体物理学家 Charles Greeley Abbott 发明了太阳能开水器。
    1941年,在佛罗里达州大约有6万套太阳能热水器被使用。 
    到20世纪70年代末期,全世界大约装有太阳热水器300多万台。太阳热水器的开发利用在美国、澳大利亚、日本、德国、以色列等国都有很大的发展。
    日本在1980—1985年间,政府对1000万套家庭住宅配上太阳热水器,为居民提供生活用热水。
    1990年,日本东京大约有150万栋建筑使用了太阳能热水器,以色列大约30%的房屋安装了太阳能热水器系统,所有的新房子都要求安装太阳能热水系统。法国在1990年安装太阳热水器的住宅达200万座,相当于70万吨石油提供的热能。美国有500万幢以上的住宅安装有太阳热水器。
    在欧洲,过去10年来太阳能热水器的增长率一直保持在18%左右,预计未来十年增长率会达到23%。欧盟提出到2010年安装1亿平方米太阳能热水器的规划,欧洲太阳能学会预算2020年欧洲太阳能热水器运用高达14亿平方米。
2.2中国太阳能热水器的发展历程
    太阳能热水器的发展历史在我国可以追溯历史在1958年,天津大学有12.6平米的太阳能浴室。
    70年代兴起开发利用太阳能热潮,开始以平板式和闷晒式为主,生产规模较小,技术水平较低。1979年我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器,但是太阳热水器的产量仅十万m2。
    1987年,我国从加拿大引进铜铝复合(SUNSTRIP)生产线,制造了第一支全玻璃真空集热管,使我国平板集热器产品质量跨上一个新台阶,我国太阳能热水器产业开始进入以现代化生产手段制造国产优质平板集热器的历史新阶段。
    90年代,我国建立了全玻璃真空集热管和热管真空管集热器工业,使我国太阳能热水器推广应用上了一个新台阶。
进入90年代,随着技术进步和企业规模的扩大,技术和企业都逐步成熟,太阳能热水器逐步形成了真空管、平板和闷晒三种技术系列,实现了产品的系列化和规模化生产。90年代后期,住宅商品化的发展以及家庭对热水需求的大幅度增长,为太阳能热水器的发展提供了巨大的市场空间。
    自上世纪90年代以来,我国太阳能热水器行业保持了10多年的快速增长。据权威资料显示1992年,我国太阳能热水器产业年生产量只有50万平方米,而到2005年,我国太阳能热水器年产量已突破1500万平方米,是2000年640万平方米的2倍多。行业总产值已逾150亿元。 2006年国家统计局的资料表明中国太阳能热水器年产量已突破1800万平方米,行业总产值已逾200亿元。 2007年我国太阳能热水器产量已突破2300万平方米,整个太阳热水器行业市场销售额达到320亿元。 有关权威专家统计2008年产量达到2800万平方米,产值达到400多亿元,与2007年同期相比增长超过20%其中出口约为1000万美元。出口欧洲、美洲、非洲、南非、韩国、东南亚等100多个国家。 目前我国太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍,北美的4倍,已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场,该产业也成为我国惟一在生产能力和利用规模上处于世界领先水平的可再生能源产业。
2.3太阳能热水器的总体发展
    近年来,随着全玻璃真空管及其太阳能热水器生产技术的不断完善以及生产装备逐步实现专业化,越来越多的小企业进入太阳能热水器产业,再加上产业管理滞后,市场不够规范,使规范经营的大中型太阳能热水器企业面临小型企业的不公平竞争。
    国际太阳能市场始终以平板型太阳能热水器为主,而中国平板型太阳能热水器的产量和市场份额近年来却逐年减少,这就使得中国太阳能市场与当前世界太阳能市场主流形成了较大的反差。
太阳能热水器产品的质量监督和管理力度不够,国家级太阳能热水器产品质量检测中心至今尚未建成,太阳能热水器产品质量认证工作也尚未开展,一部分企业的产品以次充好,在一定程度上影响了太阳能热水器在消费者中的声誉。
    太阳能与建筑一体化的工作尚处于起步阶段,目前还没有太阳能热水器与建筑一体化成功的可供学习的样板,更缺乏这方面的设计安装规范,因而不少房地产开发商和建筑设计单位对此不敢轻易投资,也不敢贸然采用。然而,尽管太阳能热水器产业面临上述种种挑战,在各方面存在诸多障碍,但太阳能热水器产业同时又面临很多机遇。
3 发展太阳能热水器的影响
    3.1节能效果显著
    在我国2/3国土内有丰富的太阳能资源,每平方米太阳能热水器年均能源替代量为150~180吨标准煤,相当450~500kWh电。到2020年我国若发展到4.5亿平方米太阳能热水器,其能源替代相当3100万kw装机,年替代6500~7500万吨标准煤,相当2100亿度电。可见大力发展太阳能热水器对我国的能源安全有着重要的现实意义。
3.2环保减排
    每平方米太阳能热水器每年可减排一氧化碳322吨,二氧化硫3.96kg、二氧化氮1.98kg、粉尘3.06kg,所减少的环境治理费达75元,十年寿命期其总环境效益为750元/m2。
3.3经济实用
    太阳能热水器在市场上的异军突起,打破了燃气和电热水器占据热水器市场近九成份额的局面,正在逐步形成太阳能、燃气和电热水器“三足鼎立”的格局。据中国五金制品协会统计,目前中国城市家庭中,57.4%拥有燃气热水器,31.3%拥有电热水器,拥有太阳能热水器的只有7.6%,但在城市家庭的购买预期调查中,三者的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%,太阳能热水器的比例将大幅度增长,开始成为燃气、电热产品的重要竞争对手。
4 结论
    在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展,世界能源的日益紧缺、油价的不断攀升和居民生活水平的高和洗浴舒适度要求提高的今天,世界各国都在寻求新的能源替代战略,以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势,成为关注重点。在太阳能产业的发展中,太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的,京都汝定书的签订给世界太阳能市场带来了一个新的发展机遇。在中国,《新能源法》阻及相关政策的出台必将进一步推动太阳能热水器行业的发展。开发、生产高品质的太阳能热水器产品已成为今后的发展方面。

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