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平板太陽能熱水器，真空管太陽能熱水器
平板太陽能熱水器與真空管太陽能熱水器，是國內(nèi)外太陽能熱水器行業(yè)的兩大主要品牌產(chǎn)品，但是，平板太陽能熱水器與真空管太陽能熱水器哪一種更好？它們銷售狀況如何？各有什么特性和使用優(yōu)缺點(diǎn)？今后如何發(fā)展？這是廣大太陽能業(yè)內(nèi)人士極為關(guān)注的問題。為此，本文就平板太陽能熱水器與真空管太陽能熱水器的有用熱量進(jìn)行初步的計(jì)算和分析，供參考與討論。
一、首先讓我們分析一下平板太陽能熱水器與真空管太陽能熱水器國內(nèi)外市場的銷售現(xiàn)狀。我們把太陽能熱水器劃分為三大類，即平板熱水器太陽能熱水器、真空管太陽能熱水器、其它類型（包括熱管真空管熱水器、悶曬太陽能熱水器、真空管悶曬熱水器等）太陽熱水器。據(jù)各種資料分析：國內(nèi)市場三種產(chǎn)品平板太陽能熱水器、真空管太陽能熱水器和其它產(chǎn)品分別約占20%、65%、15%；而國際市場現(xiàn)狀是：平板太陽能熱水器、真空管太陽能熱水器和其它產(chǎn)品市場份額分別約占85%、8%、7%。這兩組數(shù)據(jù)給我們提出了一個(gè)值得深思的問題。即為什么平板熱水器與真空管太陽能熱水器國內(nèi)外有如此巨大的反差？
二、太陽能熱水器的主要性能指標(biāo)是熱性能。中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)太陽能熱利用專業(yè)委員會(huì)從1994年到1997年四年中檢測的117太太陽能熱水器進(jìn)行分析：
檢測項(xiàng)目結(jié)果日平均效率國際要求(45%)平均熱損系數(shù)國標(biāo)要求(5W/m2)
產(chǎn)品類型達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)率（%）未達(dá)標(biāo)未達(dá)標(biāo)率（%）全達(dá)標(biāo)
平板熱水器39臺(tái) 3692.337.738臺(tái)小于4.01臺(tái)大于4.0
真空管熱水器78臺(tái) 6583.31316.772臺(tái)小于1.56臺(tái)大于1.5
從以上數(shù)據(jù)可以看出真空管熱水器日平均效率達(dá)標(biāo)情況，均低于平板熱水器，未達(dá)標(biāo)率高于平板二倍。從平均熱損系數(shù)分析，真空管熱水器比平板熱水器要低一倍多。原因有三：①真空管熱水器基本上是緊湊直插式，直徑37/47，長1.2米的真空管內(nèi)取不出來的熱水，每支管子達(dá)0.9公斤，按粗略計(jì)算每平方米（10支管子）熱水器的約9公斤熱水無法使用（占總?cè)菟?-10%），而每平方米平板熱水器取不出來的熱水只有1公斤左右（占總?cè)菟?-1.4%）。②以上數(shù)據(jù)測試時(shí)間是每年4月到10月份，環(huán)境氣溫較高情況對平板有利。③所有產(chǎn)品熱損系數(shù)全達(dá)標(biāo)，而且遠(yuǎn)低于國際規(guī)定的數(shù)據(jù)，說明國標(biāo)規(guī)定的指標(biāo)比較寬松。下面用實(shí)際數(shù)據(jù)來計(jì)算一下：
1.每平方米真空管集熱器的容水量。
標(biāo)準(zhǔn)真空集熱管尺寸規(guī)格是外徑、內(nèi)徑和長度分別為D=47mm、d=37mm、e=1200mm。單管的儲(chǔ)水量：G1=單管儲(chǔ)水量（kg）,d=內(nèi)管直徑（mm）,D=外管直徑,e=真空管長度,r=水的比重，一支外徑47mm、內(nèi)徑37mm，長度1.2m（儲(chǔ)水長度為1.15m）的真空管，其儲(chǔ)水量為：G1=π
/4*0.0372*1000*1.15=1.2(kg)
每支真空管（外徑47mm，內(nèi)徑37mm,長度1.2m）的儲(chǔ)蓄長度為1.15m，組成集熱器管間距按75mm計(jì)算，則每平方米真空管集熱器的真空管數(shù)量為12支（即：（0.075*11+0.047*12）*1.15=1（m2））。
這樣每平方米真空管集熱器的容水量為：1.2-12=14.4（kg）
根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在華北地區(qū)每平方米真空管集熱器日平均產(chǎn)熱水（45℃以上）約為70kg。而12支真空管內(nèi)的儲(chǔ)存水量就相當(dāng)70kg的20%。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，太陽能熱水器日有用得熱量，是指可以放出來進(jìn)行使用的熱水，放不出來儲(chǔ)存在集熱器中的熱水是不算的。
2.同樣我們可以計(jì)算一下每平方米平板太陽能熱水器的儲(chǔ)存水量G2。
平板太陽能熱水器集管外徑為22mm，內(nèi)徑為20mm，長度為2m，排管外徑為10mm，內(nèi)徑為8mm，排管按7m計(jì)。則得：G2=（1/4π0.022*2+1/4π0.0082*）*1000=0.64（kg）
可見，每平方米平板太陽能熱水器儲(chǔ)水量僅為真空管集熱器儲(chǔ)水量的1/22，平板太陽能熱水器大大提高了有效利用率。
3.其次，我們再來計(jì)算一下真空管集熱器的有效采光面積。
每平方米真空管集熱器的有效采光面積。每平方米真空管熱管的無效采光面積（按無反射板集熱器而言）為A：A=（0.075-0.047）*11*1=0.308（m2)
由此可見每平方米真空集熱管的采光面積就有30%的面積是無效面積，即不能吸收熱量的面積。而平板集熱器則不存在無效采光面積。
由以上計(jì)算可知，真空管集熱器獲得無效的熱水無效的采光面積都大大削弱和降低了真空管所能獲得的有效得熱量。
三、無論是平板太陽能熱水器或真空管太陽能熱水器其關(guān)鍵部件是集熱器，而集熱器的集熱溫度范圍又影響著太陽能熱水器的使用領(lǐng)域。一般太陽集熱器的集熱溫度可分為低溫：Θ
0 + （10--20）℃、中溫：Θ 0 +（20--40）℃、中高溫：Θ 0 +（40--70）℃、高溫：Θ 0 +
（70--120）℃。其中：Θ 0
表示應(yīng)用地區(qū)的室外環(huán)境溫度。對于平板太陽能熱水器的使用而言只能限于低溫和中溫，特別平板熱水器例外。真空管熱水器則四種集熱溫度均能應(yīng)用，但從工程造價(jià)，即物有所值而言，真空管熱水器的應(yīng)用領(lǐng)域更適合于中高溫或高溫。作為真空管熱水器的企業(yè)和銷售商來說，應(yīng)該更加重視，擴(kuò)大熱水器的使用領(lǐng)域，例如工業(yè)領(lǐng)域的中高溫、高溫的應(yīng)用，采暖空調(diào)及制冷的應(yīng)用等。
四、太陽熱水器的滲漏水是產(chǎn)品質(zhì)量首要考慮的問題。無論是平板或真空管熱水器，循環(huán)管路和配件的滲漏可靠性是相同的。而水箱和集熱器的滲漏，兩種產(chǎn)品是有差別的。平板熱水器的吸熱板出廠前均應(yīng)逐臺(tái)撿漏，集熱器與水箱連接只有進(jìn)出口二個(gè)連接外，而且連接方式簡單方便，一般滲透可能性較小。真空管熱水器的滲漏主要發(fā)生在真空集熱管與水箱的接口部位，由于接口處數(shù)量多，稍有不甚就有可能發(fā)生滲漏。
尤其在真空管太陽熱水器工程上滲漏現(xiàn)象更頭痛，因?yàn)橐粋�(gè)大面積工程，少則幾百只管子，多則幾千只管子，要做到一只管子不滲漏是十分困難的。
五、太陽能熱水器運(yùn)行中另一個(gè)重要質(zhì)量問題是集熱器板芯和真空管中結(jié)垢及水中懸浮固體顆粒物的沉淀物清楚問題。平板太陽能熱水器一般在60℃以下工作，吸熱板的排管和集管基本上不會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，對傳熱有些影響，但情況不嚴(yán)重，在使用壽命內(nèi)無需進(jìn)行清洗。真空管熱水器雖然運(yùn)行溫度高于平板太陽能熱水器，然而由于管材是玻璃，結(jié)垢現(xiàn)象有所緩解，當(dāng)然也會(huì)影響傳熱效果，但不致影響使用。對于目前流行絕大多數(shù)南北向直插緊湊式真空管熱水器來說，管中的懸浮固體顆粒物，對熱水器的正常運(yùn)行是一個(gè)很大的威脅。據(jù)了解有些水質(zhì)較差的地區(qū)，三、四年就會(huì)填滿半只管子，影響了管子的熱性能，必須進(jìn)行拔管子清洗。如果管子使用壽命為15—20年，則維修次數(shù)多達(dá)3—4次，不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，也給企業(yè)用戶帶來不良影響。
六、關(guān)于平板太陽能熱水器與真空管太陽能熱水器的抗凍防凍問題。平板太陽能熱水器適用于在0℃以上的地區(qū)運(yùn)行，真空管太陽能熱水器則有較好的防凍抗凍性能。但就熱水器系統(tǒng)來說，兩種產(chǎn)品在寒冷的冬天均存在循環(huán)管路凍壞危險(xiǎn)性。
七、關(guān)于太陽能熱水器與建筑一體化問題。
太陽能熱水器與建筑一體化必須滿足：1、熱水器的結(jié)構(gòu)尺寸，包括顏色應(yīng)與建筑相協(xié)調(diào)，不應(yīng)破壞建筑的整體美觀。2、熱水器的循環(huán)管路和電控制線路的安裝和布置應(yīng)與建筑室內(nèi)給排水、電路安裝技術(shù)要求相一致。3、滿足熱水器與建筑結(jié)合后的安全要求，包括建筑結(jié)構(gòu)不受損壞，符合建筑承重要求，能滿足抗風(fēng)、防雷、防凍抗凍、電氣、防滲漏等技術(shù)要求。4、產(chǎn)品和零件的使用壽命應(yīng)與建筑相匹配，若做不到，也應(yīng)考慮維護(hù)和更換的方便。
平板熱水器和真空管熱水器均能滿足上述四點(diǎn)要求。但從與建筑結(jié)合的安裝布局和維修工作量來說，平板熱水器具有一定的優(yōu)勢。
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