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        平板太陽能熱水器是最早進入中國家庭的太陽能熱利用產品。受制于成本和早期平板不能抗凍的影響，平板太陽能熱水器逐漸被真空管式太陽能熱水器所取代，成為中國市場上的邊緣產品。近年來，隨著市場需求的變化，在建筑一體化趨勢下，平板式集熱器承壓運行和便于實現一體化等優點得以充分發揮。在政策引導和技術進步的背景下，平板太陽能熱水器或將迎來新的發展機遇。

五星承建的俄羅斯及北歐平板太陽能熱水工程局部

　　太陽能熱水器的新機遇

　　推進生態文明建設是中國今后幾年經濟社會發展的基本目標之一，可再生能源利用作為生態文明建設的重要措施，得到各級政府部門的積極推進。太陽能熱利用技術是目前實際應用最多、并在經濟性上能與常規能源相競爭的可再生能源利用技術。2013年5月10日，工業和信息化部發布了《工業和信息化部關于促進太陽能熱水器行業健康發展的指導意見》，提出通過加強太陽能熱水器在城鎮市場的推廣應用，優先推廣高效太陽能熱水器;到2015年，太陽能熱水器在整個熱水器行業(包括電熱水器、燃氣熱水器、太陽能熱水器)的比重超過40%，能效2級以上產品的市場占有率達到50%。

　　太陽能熱利用是可再生能源利用的重要領域，中國太陽能熱利用最成熟的產品是太陽能熱水器。近幾年，太陽能熱水器行業快速增長。據統計，2012年，太陽能熱水器產量約為4968萬平方米(約合2484萬臺)，實現銷售收入400多億元，提供就業機會30多萬個。以2012年全國太陽能熱水器保有量為2億平方米測算，每年可節能3000萬噸標準煤，減少二氧化碳排放7470萬噸，具有良好的經濟效益、社會效益和環境效益。

　　中國太陽能熱水器行業已經形成機械裝備、原材料加工、太陽能集熱管、集熱器等核心零配件以及熱水器整機裝配、生產、市場營銷、安裝服務等相互配套的產業鏈，并形成以重點區域為中心的太陽能熱水器產業集群，涌現出多家品牌企業。

五星承建的魯銀地產——拾城墅熱水工程

　　平板太陽能熱水器重煥生機

　　平板太陽能集熱器是最早出現的太陽能集熱裝置，盡管早在17世紀后期已被發明，但是直至20世紀60年代才真正進入實際應用。在中國太陽能熱利用技術發展過程中，平板式太陽能集熱器是最早得到應用的產品，曾一度占據中國太陽能熱水器市場統治地位。但是，由于初期產品技術和結構的缺陷，這種產品的發展并不順利。近十年，全玻璃真空管集熱器的生產成本大幅降低，而平板太陽能集熱器的生產成本卻沒有明顯下降。同時，在全玻璃真空管太陽能熱水器生產廠及商家的宣傳推動下，平板太陽能熱水器受到巨大沖擊，市場份額一度下降為10%左右。

　　隨著平板集熱器制造技術的進步和節能減排要求的提高，中國平板太陽能熱水器的產量從2004年開始逐漸回升。由于統計口徑不同，目前國內市場平板太陽能熱水器的市場份額數據差異較大，較為保守的估計為12%左右，樂觀的估計約為35%，一般認為以25%作為分析的基礎數據較為恰當。

　　全玻璃真空管太陽能熱水器使用中逐漸暴露出的問題，讓人們重新把眼光轉向平板太陽能熱水器。自2009年起，中國太陽能熱水器市場在政策驅動下快速發展。按照中國太陽能熱利用行業協會的統計，近幾年，太陽能熱水器行業年產銷量平均增長幅度超過30%，除了農村市場銷量保持增長，支撐行業高速發展的主要動力還來自城鎮住宅用戶和工程應用領域需求量的迅速增長。在城鎮市場，平板太陽能熱水器具有明顯的應用優勢，這令平板太陽能熱水器的市場規模在近三年以年均50%左右的速度增長。目前，歐美及日本市場平板太陽能熱水器的份額約為90%，這一局面已經維持多年，估計今后幾年也不會有太大變化。

　　平板太陽能集熱器的優點是安全性好、易于與建筑物一體化安裝。同時，平板式太陽能集熱器具有較強的耐壓能力，適用于承壓系統。在城鎮住宅用戶和工程應用領域，承壓系統的優勢顯而易見。同時，平板太陽能集熱器的各項技術已達到較高水平，產品性能大幅提高，市場競爭力顯著增強。以往，平板式太陽能集熱器的不足主要是冬季難以獲得較高溫度的熱水。然而，在現有技術水平下，當集熱器內的水溫低于50℃時，平板型集熱器的瞬時熱效率大于真空管集熱器。平板太陽能集熱器的平均日效率為48%~58%，全玻璃真空管太陽能熱水器的平均日效率為45%~55%。在相同條件下，平板太陽能熱水器在南方冬季的平均日效率略高于全玻璃真空管太陽能熱水器。按全年使用效果考核，在相同條件下，采用平板型集熱器的太陽能熱水器能夠提供更多的熱水。中國平板太陽能熱水器將再次進入快速發展時期。

五星承建的河北博鑫青年城平板太陽能熱水工程

　　平板太陽能吸熱涂層

　　平板太陽能吸熱涂層的質量問題近年來備受關注。2013年7月，中國太陽能熱利用產業聯盟召開了全國平板太陽能集熱器板芯涂層質量分析交流會，國內主要平板集熱器生產企業進行了深入交流。盡管各家企業的情況以及對各種材料的認知差異較大，但是交流中企業普遍認為，沒有一種涂層具有全面優于其他涂層的優勢，涂料涂層、陽極氧化、黑鉻、藍膜(真空磁控濺射金屬鍍膜)均有存在的合理性，不應簡單地將某一類涂層評價為先進或落后;對于太陽能低溫應用，發射率的作用并不顯著，在中國現有應用條件下，耐候性是更為重要的問題。

　　目前藍膜材料的代表性生產企業是德國TINOX、BULE TEC、ALANOD公司等。藍膜具有較高的發射率和較低的吸收率，是目前熱性能最好的涂層材料。但是，藍膜存在一個突出問題，就是耐候性明顯不如其他涂層材料。一些德國的藍膜材料生產企業指出，歐洲并不對藍膜材料進行鹽霧試驗，這主要是因為整板制造商一般認為涂膜通常不會在類似鹽霧的環境下工作。藍膜材料生產企業聲稱，這類產品在歐洲地區的使用壽命不少于25年，關鍵是整板設計合理以及太陽能集熱器的運行條件符合預期要求。對于中國的太陽能集熱器整板生產企業而言，在設計和制造過程中能夠多大程度符合藍膜材料的應用要求，是一個不可回避的問題。從行業調查數據可以看出，使用同一種藍膜材料，不同整板企業形成的數據差異較大。有的企業表示，使用藍膜的集熱器與其他集熱器在故障率方面并無明顯差異；而有的企業的情況正好相反，使用藍膜的集熱器的故障率比其他集熱器要高得多。目前，國內已有多家企業生產藍膜材料，但是至今多數國產藍膜的熱性能與進口產品存在明顯差異，在耐候性方面的差距更大。

　　黑鉻是目前國內平板太陽能集熱器涂層的主要材料。高質量的黑鉻涂層不僅具有良   好的耐候性，而且熱性能與進口藍膜材料十分接近。據某企業介紹，自2006年開始生產黑鉻涂層材料以來，從未發生因涂層產品功能遭到物理或化學破壞而造成損失的問題。其他企業提供的信息也比較一致，無論是熱性能還是耐候性，高質量的黑鉻是目前國內太陽能集熱器比較理想的涂層材料。但是，黑鉻生產過程可能產生環境問題，這是影響該類材料發展的重要因素。

　　陽極氧化涂層材料在幾種常用材料中使用歷史最長，一些資料對其熱性能和耐候性的評價較低。但是，國內企業近年來在陽極氧化技術方面取得了突破，較好地解決了熱性能和耐候性問題。業內企業對目前質量水平較好的陽極氧化涂層材料評價較為正面。從實際應用情況來看，國內一些太陽能熱水工程項目已經投入使用10年，其陽極氧化涂層至今仍然保持了良好的性能。據了解，在日本市場，采用陽極氧化涂層的太陽能集熱器的比重超過40%。

　　近年來，德國和日本企業均在向中國市場推銷涂料型涂層。涂料型涂層的突出特點是具有良好的耐候性，能夠耐受500小時以上的中性鹽霧試驗，同時具備良好的抗紫外線能力，可以滿足正常條件下使用15年的要求。日本國內太陽能應用數據顯示，經測試，從用戶正常使用超過20年的太陽能集熱器上拆卸下來的吸熱體，主要技術指標基本保持不變。目前使用涂料型涂層最多的地區是日本，市場占有率約為40%。涂料型涂層的涂裝工藝分為預涂型和后涂型。其中，采用后涂型吸熱體的太陽能集熱器具備以下特點：吸熱板與流道之間采用超聲波焊接工藝連接，傳熱性能好;采用吸熱板與流道先焊接后涂裝的工藝，避免了焊接過程損傷吸熱體表面，吸熱體表面得到充分利用;由于采用超低流量噴涂技術，吸熱涂層均勻一致，保證了整個吸熱表面熱性能的一致性。而預涂型的整板生產工藝與使用藍膜相同，整板生產企業可以節省涂裝設備的投資。

　　不同涂層材料的吸收率比較接近，較高的為95%左右，最低的也可以達到92%;而發射率的差異較大，較高的達到20%，較低的僅為5%。太陽能熱水器行業曾出現以發射率區分涂層優劣的提議。但是，有不同意見認為，在太陽能低溫利用領域，例如生活熱水供應，發射率對集熱器效率的影響較小，而對于多數集熱器生產企業和系統承包企業而言，較高的耐候性對于降低維修率意義重大。

據企業提供的數據，就用于制取生活熱水的太陽能熱水器而言，采用吸收率/發射率為95%/5%的藍膜和采用吸收率/發射率為92%/20%的涂料膜，在整板其他設計和制造條件相同的情況下，熱效率差異一般在2%以內，多數情況下差異約為1%。從實際應用效果來看，在北方地區冬季運行條件下，前者獲得的熱水溫度比后者高5℃左右;而在北方地區其他季節或者在其他地區應用時，前者獲得的熱水溫度比后者高2℃左右。整板設計和制造環節對集熱器性能的影響遠遠大于涂層材料熱性能差異的影響。

五星承建的寧夏湖畔嘉苑熱水工程

　　太陽能利用準則的變化

　　在中國的技術規范中，對于帶輔助熱源的太陽能熱水系統，首要先進行太陽能單獨加熱的熱性能試驗，再進行太陽能與輔助熱源聯合運行的熱性能試驗。后者檢測得到的太陽能加熱部分單位面積的日有用得熱量與前者檢測得到的同一性能指標的比值是帶輔助熱源太陽能熱水系統的聯合運行熱性能系數(CHP)。

　　根據相關標準要求，對于混合加熱系統，應進行聯合運行熱性能系數CHP的檢測，在滿足標準試驗條件下檢測計算出的CHP應大于等于0.80。但是，若CHP≥0.80，就需要保證太陽能熱水系統基本滿足最大熱負荷需求。但是，當太陽能熱水系統按較小容量設計時，輔助熱源的容量將大幅增加，CHP指標很難達到這一要求。

　　事實上，近年來太陽能熱利用技術發展的趨勢之一，就是在供熱系統中以較小容量的太陽能集熱系統與較大容量的輔助熱源配套。這種系統的技術經濟性較優，雖然冬季輔助熱源運行費用較高，但是夏季太陽能集熱系統的過剩容量大大降低。

　　同時，一些應用場所的太陽能集熱器安裝面積有限，無法按照最大熱負荷條件配備足夠的太陽能集熱器。據了解，國外太陽能集熱器的容量最小只有10%左右，小于50%的情況非常多。這類太陽能集熱器容量較小的系統更受市場歡迎，也更有利于太陽能熱水系統的推廣應用。這種方案正逐漸成為太陽能熱利用的主流方案。換言之，在全球范圍內，符合CHP≥80%的系統并不常見，這與目前中國的情況有所不同，今后中國太陽能熱利用方案也會朝著這個方向發展。對于規模較大的太陽能熱水系統，這種方案更加合理。所以，若以CHP≥80%作為合格與否的判定要求，限制太陽能集熱器容量較小的系統進入市場，未必有利于太陽能熱利用市場的健康發展。

　　在太陽能熱利用領域，通常以太陽能保證率來衡量太陽能利用水平。但是，對于高密度的建筑物，即使是處于太陽能資源豐富地區的12層以下多層住宅建筑物，受安裝條件和相鄰建筑物太陽陰影等條件制約，要求所有用戶都能夠配備太陽能保證率≥60%的太陽能熱水系統，是無法實現的。這就面臨兩種選擇，或是不安裝太陽能熱水器，或是降低太陽能保證率。以往要求低緯度地區設置在陽臺欄板上的集熱器和構成陽臺欄板的集熱器應有適當的傾角。但是，若要求在陽臺護欄安裝的集熱器有一定的傾角，會使結構更加復雜，進而影響產品的安全性、可靠性，并增加了成本。事實上，安裝時設置一定的傾角，在低緯度地區對太陽能集熱器運行效率的改善作用非常有限。因此，降低太陽能保障率的指標要求，可以讓太陽能熱利用到廣泛應用，對于在高密度住宅區推廣太陽能十分有利。

　　在歐洲的太陽能采暖項目中，太陽能保證率一直處于較低水平，約為中國相關規范要求的1/3。有專家認為，在較低的太陽能保證率下，太陽能集熱器獲得的熱量能夠得到最大限度的利用，提高了太陽能采暖系統的經濟性。

　　較低的太陽能保證率可以提高太陽能采暖系統的運行效率與可靠性。國內企業關心的循環工質的使用壽命問題，在歐洲太陽能采暖系統中幾乎不存在。雖然歐洲采用的防凍液與中國使用的產品是相同的，但是使用壽命可達到15年，而中國的使用壽命僅為3~5年。這主要是因為歐洲太陽能熱水系統的回水溫度一般控制在30℃以下，而且由于太陽能保證率較低，全年幾乎不會出現循環工制過熱的情況。此外，較低的回水溫度可以顯著提高集熱器的熱效率。

　　事實上，太陽能集熱器的造價較高，配套面積較小的集熱器可將節省的購置費用用于購買輔助熱源裝置，降低系統總造價。為了保證太陽能熱水系統在最不利的運行條件下仍具備良好的使用性能，無論以空氣源熱泵還是燃氣熱水器作為輔助熱源，這些輔助熱源的容量不會受到太陽能集熱器配置的影響而變化。太陽能保證率為30%的太陽能—空氣源熱泵熱水系統與太陽能保證率為60%的同類系統相比，太陽能集熱器的面積減少，系統總造價降低。雖然前者的運行費用有所增加，但是前者在全生命周期內的總費用支出可能仍低于后者。

五星承建的東營太陽能建筑一體化熱水工程

　　太陽能熱水裝置集成應用

　　為了獲得穩定的熱水供應，家用太陽能熱水器通常配有輔助熱源，其中采用電熱元件輔助電加熱的方式最為常見。近年來，采用其他輔助熱源的太陽能熱水系統的開發成為行業技術發展的熱點課題，采用空氣源熱泵或燃氣加熱裝置的方案較為常見。國內外企業對太陽能熱水器、空氣源熱泵熱水器以及燃氣熱水器之間的兩兩組合和三單元組合系統，進行了一系列的研究和開發。

　　空氣源熱泵的工作原理是利用環境空氣作為低溫熱源，通過蒸汽壓縮式熱泵循環將來自低溫熱源的熱能溫度升高到可以利用的溫度。與電熱元件相比，在額定運行條件下，熱泵的電力消耗約為電熱元件的1/4。由此可見，與采用電熱元件作為輔助加熱裝置的系統相比，太陽能—空氣源熱泵組合系統的電費支出僅為前者的1/4，為電熱水器的1/10左右。利用熱泵作為輔助熱源，安裝位置較為靈活，僅需通風良好。

　　空氣源熱泵的運行性能主要受蒸發器進風溫度的影響，日照條件對熱泵的供熱能力沒有影響。在進風溫度較低時，熱泵的制熱能力和熱力效率會明顯下降。因此，標準型空氣源熱泵一般只適宜在進風溫度≥-7℃的條件下運行。此外，作為輔助熱源，空氣源熱泵的制造成本較高。

　　燃氣熱水器的熱輸出能力不受日照和氣象條件影響，由于熱輸出功率較大，能夠快速響應熱負荷變化。在多數情況下，即使太陽能熱水器無法運行，作為輔助熱源的燃氣熱水器仍可以快速輸出熱水，而且系統造價低廉。但是，燃氣熱水器的運行費用較高，燃氣的燃燒產物會產生一定的環境污染，煙氣中的CO等物質具有較強的危險性，需要嚴格控制濃度。此外，燃氣泄漏可能導致火災等事故。

　　現有的空氣源熱泵或燃氣熱水器通常是按照單獨使用的要求設計的。當這些熱源裝置作為系統單元組合運行或者與太陽能熱水器組合運行時，可能會產生以下新的問題：

　　——不同單元間的運行參數不同，盡管某個單元處于正常狀態，但是可能導致其他單元進入非正常運行狀態;

　　——某個單元發生故障時，故障的影響可能通過相互之間的接口傳遞，使影響擴大;

　　——不同的單元具有不同的運行特性，運行狀態的優化程度對其使用性能和運行費用的影響較大;

　　——熱源裝置組合之后，可能導致某些運行條件與單獨使用時有較大差異，進而使得相應的熱源裝置處于非正常運行狀態;

　　——組成熱水系統的各熱源單元的容量配置的合理性，也是需要考慮的重要問題，過高的配置可能影響系統的經濟性，而過低的配置則可能導致熱水供應能力無法達到預期使用要求。

采用空氣源熱泵或燃氣加熱裝置作為太陽能輔助熱源，可以對太陽能熱水器的技術經濟性產生顯著影響。然而，當一些按獨立運行要求設計的熱源裝置組合運行時，這些裝置相互之間的影響可能是不良的，必須認真處理。為了提高系統的技術經濟性、安全性和可靠性，諸如降低太陽能保證率、超溫限制、減少燃氣加熱裝置最小溫差以及應對燃氣泄漏的安全設計等措施在系統設計和安裝過程中需要得到妥善考慮。

五星承建的延安干部學院熱水工程