平板型太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能集熱器中一種最基本的類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、成本適宜，還具有承壓能力強(qiáng)、吸熱面積大等特點(diǎn)，是太陽(yáng)能與建筑結(jié)合的最佳選擇之一。目前，世界太陽(yáng)能市場(chǎng)平板式和真空管式太陽(yáng)能熱水（器）系統(tǒng)并存，但所占市場(chǎng)份額不同。我國(guó)以真空管為主，真空管占86%；歐、美、澳等發(fā)達(dá)國(guó)家截然相反，平板式占90%以上。平板型太陽(yáng)能熱水器作為太陽(yáng)能熱水器的一種主要產(chǎn)品類(lèi)型，在國(guó)外已有多年的應(yīng)用歷史，國(guó)外市場(chǎng)平板型太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于真空管太陽(yáng)能熱水器，主要有以下因素：

1）平板型太陽(yáng)能熱水器具有耐壓、壽命長(zhǎng)，易組成二次回路系統(tǒng)等獨(dú)有特點(diǎn)。真空管太陽(yáng)能熱水器若制成承壓分體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品后，其成本將高于平板型產(chǎn)品；

2）平板型太陽(yáng)能熱水器易與建筑結(jié)合，易安裝在屋頂及陽(yáng)臺(tái)，建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)也比較容易將它融于建筑之中，實(shí)現(xiàn)與建筑一體化；

3）平板型太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品材料的可再生利用率高。平板型太陽(yáng)能集熱器材料以銅、鋁或復(fù)合材料為主，回收利用率高；

4）平板型太陽(yáng)能熱水器的產(chǎn)品熱性能好。平板型太陽(yáng)能集熱器在國(guó)外的研發(fā)已有多年，其產(chǎn)品的熱性能有很大提高；

5）平板型太陽(yáng)能熱水器的系統(tǒng)安全可靠，有效采光面積大。在接收同等太陽(yáng)能條件下，平板型太陽(yáng)能集熱器占地面積小，而真空管太陽(yáng)能集熱器的管與管之間有空隙，造成占地面積大。

我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器主要有真空管、平板和悶曬等類(lèi)型。真空管太陽(yáng)能熱水器占據(jù)著主要的市場(chǎng)份額，而平板型太陽(yáng)能熱水器的市場(chǎng)份額卻處在相對(duì)較低的水平。主要因素有以下幾點(diǎn)：

1）國(guó)內(nèi)平板型太陽(yáng)能集熱器有些產(chǎn)品熱性能差（光效率η小于0.75、熱損系數(shù)υ大于6w/m2·k），低于國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品（光效率η大于0.75~0.78、熱損系數(shù)υ小于5w/m2·k）。有些平板型太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)品的熱損系數(shù)高，高于真空管太陽(yáng)能集熱器熱損系數(shù)υ小于3w/m2·k，導(dǎo)致冬季得熱量低；

2）目前金屬材料價(jià)格不斷上漲，加上平板型太陽(yáng)能集熱器未形成大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致高質(zhì)量的平板型太陽(yáng)能熱水器的價(jià)格較高；

3）由于全玻璃真空管成本大幅度下降，目前的成本相對(duì)較低，直插式熱水器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。尤其是我國(guó)太陽(yáng)能家用熱水器目前以中小城市及農(nóng)村市場(chǎng)為主，市場(chǎng)銷(xiāo)售量占總推廣量的70%以上。

國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能市場(chǎng)與世界太陽(yáng)能市場(chǎng)主流出現(xiàn)如此反差有很多原因。隨著太陽(yáng)能在住宅建筑中的擴(kuò)大應(yīng)用，和適應(yīng)太陽(yáng)能與建筑結(jié)合要求，業(yè)界近年來(lái)對(duì)平板型集熱器給予高度關(guān)注，充分認(rèn)識(shí)到其固有的優(yōu)勢(shì)。很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)積極開(kāi)展高效平板型集熱器的研究和產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)平板型集熱器邁向新的發(fā)展。

平板型集熱器高效選擇性涂層

為了提高太陽(yáng)能集熱器的效率，唯一有效的辦法是在保持最大限度采集太陽(yáng)能的同時(shí)盡可能減小其對(duì)流和輻射熱損。采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材料和高透過(guò)率蓋板材料是滿(mǎn)足上述要求的重要途徑。

隨著太陽(yáng)能熱利用技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)選擇性吸收材料的研究工作已有二十年的歷史了。太陽(yáng)能集熱器的發(fā)展過(guò)程也是涂層技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。期間經(jīng)歷了從非選擇性的普通黑漆到選擇性的硫化鉛、金屬氧化物涂料，從黑鎳、黑鉻到鋁陽(yáng)極化涂層等一代接一代的更新?lián)Q代過(guò)程。隨著涂層技術(shù)的不斷進(jìn)步涂層性能得到了很大的提高。目前我國(guó)平板型集熱器吸收表面主要采用鋁條帶上陽(yáng)極化著色和銅條帶上黑鉻選擇性涂層。

間歇式磁控濺射鋁-氮-鋁材料選擇性吸收涂層的鍍膜生產(chǎn)技術(shù)是隨著真空管集熱器的產(chǎn)生而發(fā)展起來(lái)的，基本上代表了當(dāng)前我國(guó)中低溫選擇性吸收材料的生產(chǎn)水平。由于該涂層耐候性能較差，不適于平板型集熱器的使用。

目前，國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是歐洲，選擇性吸收涂層的生產(chǎn)主要有兩個(gè)特點(diǎn)，其一是采用真空鍍膜技術(shù)，其二是采用卷繞式連續(xù)鍍膜方式。即使是濕法鍍膜也采用連續(xù)鍍膜工藝。如丹麥的BATEC公司是生產(chǎn)黑鉻吸收涂層的，在銅條帶上采用連續(xù)電鍍的方法進(jìn)行生產(chǎn)。年生產(chǎn)能力為十幾萬(wàn)平米，產(chǎn)品的光學(xué)性能及耐候性都很理想。此外，德國(guó)幾個(gè)生產(chǎn)選擇性涂層的公司，如INTERPANE、TINOX、ALANOD公司都是采用真空方法和連續(xù)生產(chǎn)方式進(jìn)行吸收涂層生產(chǎn)的。

真空鍍膜技術(shù)生產(chǎn)工藝不存在污染問(wèn)題，涂層光學(xué)性能優(yōu)良，但連續(xù)化生產(chǎn)線(xiàn)投資較大，涂層生產(chǎn)成本較高，有些真空鍍膜涂層耐候性能不很理想。濕法鍍膜技術(shù)采用電化學(xué)方法生產(chǎn)，工藝設(shè)計(jì)或生產(chǎn)控制不當(dāng)，容易造成一定程度的污染，但涂層（如黑鉻涂層）連續(xù)化生產(chǎn)線(xiàn)投資較小，涂層具有優(yōu)良的光學(xué)性能而且也具有非常優(yōu)異的耐熱耐濕耐候性能。

目前，國(guó)內(nèi)多家研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠(chǎng)家均在開(kāi)展用于平板型集熱器的高性能太陽(yáng)能選擇性涂層生產(chǎn)工藝和設(shè)備研究。因此與國(guó)外在太陽(yáng)能選擇性涂層方面的技術(shù)差距將會(huì)越來(lái)越小，這為國(guó)內(nèi)平板型集熱器技術(shù)的提升打下基礎(chǔ)。

平板型集熱器性能比較

關(guān)于平板型集熱器太陽(yáng)能系統(tǒng)，業(yè)界存在一些誤解。其一是平板型集熱器太陽(yáng)能系統(tǒng)四季全天候運(yùn)行問(wèn)題，很多人認(rèn)為平板型集熱器太陽(yáng)能系統(tǒng)不能在冬季運(yùn)行，實(shí)際上這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。目前，平板型集熱器太陽(yáng)能系統(tǒng)一般采用回流排空技術(shù)，在北方地區(qū)可方便地解決集熱器過(guò)冬防凍問(wèn)題，無(wú)集熱器凍壞的后顧之憂(yōu)，并且可以解決夏季（或熱水負(fù)荷不匹配時(shí)）系統(tǒng)過(guò)熱問(wèn)題，這一特點(diǎn)對(duì)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)非常有利。此外，回流排空防過(guò)熱、防凍技術(shù)方案在荷蘭等歐洲國(guó)家也大量使用，是一種非常成熟的技術(shù)方案。

另一個(gè)誤解是平板型集熱器得熱量問(wèn)題，很多人認(rèn)為平板型集熱器太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的得熱量（或產(chǎn)水量）要低于真空管集熱器熱水系統(tǒng)，實(shí)際檢測(cè)表明：

采用黑鉻選擇涂層平板型集熱器熱水系統(tǒng)產(chǎn)水量要高于相同總面積的真空管集熱器熱水系統(tǒng)。

平板型太陽(yáng)能尤其是新型高效平板，熱效率高，壽命長(zhǎng)，減免維護(hù)，運(yùn)行可靠，與建筑結(jié)合美觀，安裝靈活，不受限制，承壓運(yùn)行，抗凍防垢，有融雪化霜功能，任何地區(qū)任何季節(jié)都可使用，實(shí)用性強(qiáng)，所以在國(guó)外發(fā)達(dá)地區(qū)成為主流產(chǎn)品。

一、國(guó)外平板型太陽(yáng)能集熱器發(fā)展概況

平板型太陽(yáng)能集熱器早在17世紀(jì)后期被發(fā)明，直至1960年以后才真正被深入研究并進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，可以說(shuō)平板型太陽(yáng)能集熱器是歷史上最早出現(xiàn)的太陽(yáng)能集熱裝置。太陽(yáng)能熱水技術(shù)是太陽(yáng)能光熱利用中技術(shù)最成熟、實(shí)際應(yīng)用最多并在經(jīng)濟(jì)上能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)的一種可再生能源利用技術(shù)。

20世紀(jì)初，美國(guó)最先開(kāi)始使用太陽(yáng)能熱水器來(lái)獲取生活熱水。二戰(zhàn)后，以色列和澳大利亞等一些國(guó)家也相繼開(kāi)展了研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和使用太陽(yáng)能熱水器的工作。

1955年，國(guó)際太陽(yáng)能利用會(huì)議第一次提出了選擇性涂層的概念，并研制成實(shí)用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。1973年出現(xiàn)“能源危機(jī)”后，世界上形成了研究、開(kāi)發(fā)、利用太陽(yáng)能的熱潮。發(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù)和產(chǎn)品以節(jié)約常規(guī)能源，受到了工業(yè)化國(guó)家政府的普遍重視。對(duì)太陽(yáng)能熱利用技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，各國(guó)都給予了大力的支持和鼓勵(lì)。

1980年在聯(lián)合國(guó)新能源大會(huì)的籌備會(huì)上，聯(lián)合國(guó)的專(zhuān)家小組對(duì)太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展前途給予了肯定的評(píng)價(jià)。

1996年，在津巴布韋召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)世界太陽(yáng)能高峰會(huì)議發(fā)表了《哈拉雷太陽(yáng)能與持續(xù)發(fā)展宣言》，太陽(yáng)能利用的研究開(kāi)發(fā)在世界范圍內(nèi)形成了又一個(gè)熱潮。許多國(guó)家相繼制定了太陽(yáng)能發(fā)展計(jì)劃。例如美國(guó)的“百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”，德國(guó)的“1000屋頂計(jì)劃”，意大利的“全國(guó)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，日本的“七萬(wàn)屋頂計(jì)劃”和“太陽(yáng)計(jì)劃”等。這些計(jì)劃的實(shí)施，有力地促進(jìn)了世界各國(guó)太陽(yáng)能利用的發(fā)展：澳大利亞政府規(guī)定，在其北部地區(qū)新建的房屋一定要設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，西澳大利亞已有25%的新住宅安裝了太陽(yáng)能熱水器；日本現(xiàn)在每年安裝的太陽(yáng)能熱水器約50萬(wàn)臺(tái)，計(jì)劃以后家庭安裝太陽(yáng)能熱水器的普及率超過(guò)25%；在丹麥，Marstal太陽(yáng)能供熱廠(chǎng)為Aeroe島上1250戶(hù)居民提供了區(qū)域供熱。8000平方米的太陽(yáng)能集熱器陣列與2100立方米的儲(chǔ)熱水箱相聯(lián)。6、7、8月份可100%由太陽(yáng)能供熱，全年能供給全區(qū)熱需求的12.5%；以色列政府制定了法規(guī)，要求新建住宅必須裝有太陽(yáng)能熱水器，目前以色列已有65%的住宅裝有太陽(yáng)能熱水器，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化的住宅設(shè)計(jì)計(jì)劃；2003年，奧地利等歐洲國(guó)家、印度、中國(guó)、日本、澳大利亞及美國(guó)等21個(gè)國(guó)家的太陽(yáng)能發(fā)展報(bào)告顯示出1982~2001年太陽(yáng)能集熱器及熱水器的制造及銷(xiāo)售都有很大的發(fā)展。歐洲在2004年安裝的太陽(yáng)能集熱器面積為1500萬(wàn)平方米，截止到2010年已經(jīng)累計(jì)達(dá)到了1.0億平方米。

大面積太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的研究只是近十幾年的事。現(xiàn)實(shí)情況下其規(guī)模只占小型家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的20%~30%。瑞典和德國(guó)已進(jìn)行大面積屋頂集熱模塊的研制。它是作為建筑的一個(gè)構(gòu)件和建筑結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和建筑的一體化，從而降低成本，提高建筑的整體性和美觀性。

二、國(guó)內(nèi)平板型太陽(yáng)能集熱器發(fā)展概況

我國(guó)最早的太陽(yáng)能熱水淋浴室在1958年建成。70年代初世界上出現(xiàn)的開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱潮，對(duì)我國(guó)也產(chǎn)生了巨大的影響。1975年，在河南安陽(yáng)召開(kāi)的“全國(guó)第一次太陽(yáng)能利用工作經(jīng)驗(yàn)交流大會(huì)”，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)太陽(yáng)能事業(yè)的發(fā)展。1979年在西安召開(kāi)了重點(diǎn)在推廣和應(yīng)用太陽(yáng)能產(chǎn)品的第二屆全國(guó)太陽(yáng)能會(huì)議。1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)后，我國(guó)政府制定了《中國(guó)21世紀(jì)議程》，進(jìn)一步明確了以太陽(yáng)能為重點(diǎn)的發(fā)展項(xiàng)目。1995年國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》(1996~2010)，明確提出我國(guó)在1996~2010年新能源和可再生能源的發(fā)展目標(biāo)、任務(wù)以及相應(yīng)的對(duì)策和措施。

經(jīng)過(guò)20多年的研究和科技成果轉(zhuǎn)化，我國(guó)太陽(yáng)能熱水技術(shù)已日趨成熟太陽(yáng)能熱水器以其安全、節(jié)能、環(huán)保和實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)受到了廣大用戶(hù)的喜愛(ài)，太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)在一些地區(qū)已成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

根據(jù)傳熱工質(zhì)種類(lèi)的不同，平板型太陽(yáng)能集熱器可分為空氣集熱器和液體集熱器兩大類(lèi)，目前大量使用的是液體集熱器。根據(jù)吸熱板芯使用材料的不同，平板型集熱器可分為鋼板鐵管、全銅、全鋁、銅鋁復(fù)合、不銹鋼、塑料及其它非金屬集熱器等；按結(jié)構(gòu)型式的不同可分為管板式、扁盒式、管翅式、熱管翅片式、蛇形管式集熱器以及帶平面反射鏡的集熱器和逆平板型集熱器等；按蓋板種類(lèi)可分為單層或多層玻璃、玻璃鋼或高分子透明材料、透明隔熱材料蓋板集熱器等。目前，國(guó)內(nèi)外普遍使用的平板型集熱器是全銅集熱器和銅鋁復(fù)合集熱器。銅翅和銅管的結(jié)合，國(guó)外一般采用高頻焊，國(guó)內(nèi)以往采用介質(zhì)焊。1995年我國(guó)也研發(fā)成功了全銅高頻焊集熱器。80年代中期我國(guó)從加拿大引進(jìn)銅鋁復(fù)合生產(chǎn)線(xiàn)，后經(jīng)過(guò)消化吸收，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在已建成十幾條銅鋁復(fù)合生產(chǎn)線(xiàn)。

為了提高對(duì)太陽(yáng)能的吸收，減少集熱器的熱損失，提高集熱器的整體效率，人們對(duì)用于太陽(yáng)能集熱器的關(guān)鍵部件——太陽(yáng)能集熱條（俗稱(chēng)板芯），特別是板芯所用的選擇性太陽(yáng)能吸收涂層等持續(xù)進(jìn)行了多年的研究，已取得了相當(dāng)好的成果。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)高性能的TiNO系列選擇性光熱吸收涂層。另外，為了克服普通平板型太陽(yáng)能集熱器的缺點(diǎn)，應(yīng)用熱管的平板式太陽(yáng)能集熱器和熱水器的研究開(kāi)發(fā)，也取得了很好的結(jié)果。測(cè)試結(jié)果表明熱管的單向?qū)崽匦源蟠鬁p少了系統(tǒng)通過(guò)集熱器的熱損失。這種具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的熱管平板型集熱器對(duì)大規(guī)模集中供熱，特別是實(shí)現(xiàn)集熱器、熱水器與建筑的一體化，是非常有意義的。

在高效涂層、高透過(guò)率蓋板及密封保溫等高新技術(shù)的支持下，一大批具有優(yōu)異熱性能的平板型集熱器產(chǎn)品如模塊式太陽(yáng)能集熱器、熱管平板式太陽(yáng)能集熱器和熱水器等被生產(chǎn)出來(lái)，這對(duì)平板式太陽(yáng)能集熱器進(jìn)一步的發(fā)展及其規(guī)模應(yīng)用起到了極大的促進(jìn)作用。