太陽能熱利用技術(shù)的研發(fā)策劃

摘要：根據(jù)太陽能熱利用技術(shù)現(xiàn)狀，特別是中國太陽能熱利用發(fā)展情況，提出太陽能熱利用企業(yè)最有利的研發(fā)方向與目標(biāo)，給出相應(yīng)的技術(shù)路線與工作路線。 　　0引言 　　企業(yè)以贏利為目的，技術(shù)、營銷是它的兩大法寶，技術(shù)研發(fā)是企業(yè)發(fā)展的決定性動力，就像華為、中興、小米一樣。只有如此，企業(yè)才能可持續(xù)發(fā)展。 　　研發(fā)是創(chuàng)新性企業(yè)的首要和關(guān)鍵，涉及研發(fā)目標(biāo)決策、體系創(chuàng)建和流程管理等環(huán)節(jié)。在太陽能廣闊領(lǐng)域確定光熱科技為發(fā)展方向，是一個切合各方面實際的明智選擇，從而研發(fā)策劃也就有了明確框架。據(jù)此，從戰(zhàn)略而不是簡單的技術(shù)層面去思考和構(gòu)想企業(yè)光熱領(lǐng)域最有利的技術(shù)研發(fā)策劃。 　　1太陽能熱利用技術(shù)的相關(guān)分析 　　1.1光熱研發(fā)技術(shù)體系框架太陽能熱利用技術(shù)（以下簡稱“光熱”）領(lǐng)域很廣，結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)、市場的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我們的基礎(chǔ)和潛能，對光熱研發(fā)規(guī)劃框架體系概括為兩大技術(shù)和兩大系統(tǒng)地集成，如圖1所示。 　　這個技術(shù)體系涵蓋了目前光熱利用的框架性主流，它是一個相互關(guān)聯(lián)和支撐的整體，如擴展范圍，還應(yīng)該和光伏、生物質(zhì)能、風(fēng)能等節(jié)能技術(shù)整合和集成。 　　對這一框架的空白、缺陷、急需技術(shù)水平進行改進提高分析，可清晰地找到我們光熱技術(shù)研發(fā)的目標(biāo)和方向。 　　這需要對所論框架技術(shù)與市場的詳細(xì)調(diào)研和分析，如儲熱技術(shù)：家用小系統(tǒng)配套的搪瓷、不銹鋼、塑料儲熱水箱；短期儲能系統(tǒng)：圓柱、組合水箱；跨季儲能的超大型儲熱水箱等，是一個非常復(fù)雜的工作。 　　1.2太陽能集熱市場、技術(shù)的分析 　　1.2.1平板太陽能集熱器占居市場主流 　　太陽能熱水技術(shù)一直是太陽能領(lǐng)域最卓有成效的應(yīng)用，其集熱技術(shù)包括平板、真空管、聚焦和太陽池。平板在發(fā)達(dá)國家一直占有90%左右的應(yīng)用，在中國因技術(shù)（平板不能抗凍）和經(jīng)濟（平板承壓雙回路太貴）水平的限制，使得能抗凍且廉價的真空管應(yīng)用，特別是家用熱水器迅猛發(fā)展，為中國太陽能熱水器的推廣普及做出巨大貢獻，使中國成為遠(yuǎn)超其他國家及其總合的最大太陽能熱水器生產(chǎn)和保有國家，這促進中國整體太陽能熱利用的發(fā)展。但隨著太陽能熱利用的發(fā)展，平板更適合太陽能與建筑相結(jié)合和太陽能工程化應(yīng)用。 　　因為中國經(jīng)濟水平的提高和平板技術(shù)（如透過吸收材料和焊接工藝）的進步，平板以其熱效率高（極寒除外）、承壓集熱成本低、板狀形體可靠等優(yōu)勢快速發(fā)展。在熱利用行業(yè)總體下滑期間，工程仍占有50%以上的快速增長和30%以上的營銷份額，預(yù)示著平板發(fā)展的潛力。在行業(yè)四大熱利用中，包括熱水向采暖空調(diào)、家用向工程、民用向工農(nóng)業(yè)和低溫向中高溫等的應(yīng)用，無不依賴平板這一核心基礎(chǔ)器件的支撐。根據(jù)國家工信委規(guī)劃預(yù)計，到2020年，集熱器的營業(yè)額將達(dá)到3000億元；同時在國家能源局《可再生能源供熱方案》中太陽能供熱排在首位，因而平板主流地位所蘊藏的市場前景是極其巨大的。 　　1.2.2平板太陽能集熱器技術(shù)現(xiàn)狀 　　國內(nèi)平板技術(shù)進步很大，近些年已有高透過比（τ=0.912-0.975）、高吸收比、低發(fā)射率材料和超聲波、激光焊設(shè)備為平板配套使用，使國內(nèi)平板集熱器瞬時熱效率方程的截距提高到0.75-0.8，熱損系數(shù)降低到4.5-5.5W/（m2·℃），接近發(fā)達(dá)國家的熱性能，但與其0.83的截距和3.8的熱損，還是差距。發(fā)達(dá)國家平板優(yōu)勢得益于其結(jié)構(gòu)處理得好，以德國產(chǎn)品為例，其平板采用充氬氣隔熱玻璃和暖邊框，邊、背部絕熱比較飽滿，加有透氣管，整體密閉較好，因此其所用磁控濺射藍(lán)膜壽命較長。 　　而國內(nèi)的集熱器背部和邊部絕熱材料很薄，普遍密閉性差，常有水珠、水霧出現(xiàn)，而使用德國藍(lán)膜時，因其先天抗鹽霧能力差，容易產(chǎn)生白斑、性能衰退等現(xiàn)象，再因平板企業(yè)一擁而上，產(chǎn)能過剩，良莠不齊，價格仗激烈，造成偷工減料不予質(zhì)?，F(xiàn)象，凡此種種，使國內(nèi)平板總的質(zhì)量還是遠(yuǎn)不如人意，難以滿足太陽能與建筑相結(jié)合和工程化的要求。 　　1.2.3平板的挑戰(zhàn)與機遇 　　面對平板數(shù)量上的巨大需求和其性能質(zhì)量上的差距，行業(yè)中一些有識之士也早有認(rèn)識，但卻難以全面徹底解決，只要組織好生產(chǎn)質(zhì)量成本管理，推出高性價比的產(chǎn)品，同時市場營銷強化廣告宣傳，迅速擴大市場占有率。 　　如何在技術(shù)研發(fā)作到這些？真切實在的推出一流的性價比產(chǎn)品給市場營銷作為攻城掠地的武器，其實很簡單，這就是“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。 　　平板集熱器從物理形態(tài)上是由圍護腔體和被圍護的集熱體組成。對腔體而言，我們已提出并批量實施了“腔體密閉，可控呼吸”的完整技術(shù)解決方案，并可以低成本設(shè)計出密閉腔體結(jié)構(gòu)。在同等普遍的集熱體條件下，因為密閉呼吸型平板熱性能穩(wěn)定持久，耐久可靠性更好，壽命更長，可做到產(chǎn)品的高性價比，當(dāng)然這需要生產(chǎn)質(zhì)量成本的優(yōu)良管理為前提。 　　2013年平板發(fā)展報告將平板的密閉呼吸技術(shù)列入平板前沿技術(shù)，得到所有關(guān)注和了解平板問題的業(yè)內(nèi)者認(rèn)可，但并不關(guān)心質(zhì)量的企業(yè)、不愿改變原有結(jié)構(gòu)和習(xí)慣做法的企業(yè)，還沒有充分認(rèn)識、反應(yīng)和努力實施，這是行業(yè)的不幸，但也是追求卓越尋求提升企業(yè)的良策。 　　對于平板集熱體，追求的應(yīng)是高效和低成本。行業(yè)里重復(fù)著選擇性吸收層、管板焊接工藝和平板生產(chǎn)線等核心技術(shù)的老話題，也出現(xiàn)稀土鋁合金、陶瓷、相變熱管抗凍和反相變超高導(dǎo)等新型吸熱板，從高效低成本角度看，還談不上大的突破和成熟。因而目前也有人認(rèn)為集熱體已較完善，其技術(shù)提高空間有限。 　　然而技術(shù)發(fā)展是無限的，我們不應(yīng)束縛自已的思想，要珍惜創(chuàng)新的點滴進步，更要“解放思想，實事求是”，事實上高效、低成本、新功能會沿著傳熱技術(shù)的新熱點（如空氣間層反射絕熱結(jié)構(gòu)、反相變熱管）、宏觀粗糙吸熱表面（準(zhǔn)黑體）、新型高導(dǎo)熱材料以及相應(yīng)結(jié)構(gòu)上的顛覆性改進，帶來意想不到的收獲。而這正是技術(shù)研發(fā)的源泉，更是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的不竭動力。 　　雖然我們實驗未能做完，思路不盡成熟，但卻因預(yù)見到可能成功的閃光而自信。 　　2技術(shù)研發(fā)框架的核心目標(biāo)與路線 　　2.1集熱技術(shù) 　　1.進一步完善密閉呼吸型平板集熱器的密閉呼吸結(jié)構(gòu)設(shè)計，在目前流行的集熱體材料應(yīng)用基礎(chǔ)上，采用反射絕熱與頂隙對流抑制技術(shù)，把液體平板的截距提高到＞0.8，熱損降低到4.5以下，并在保證熱性能與可靠性的基礎(chǔ)上，把設(shè)計成本降到最低。 　　2.在密閉呼吸、高效集熱、低成本的基礎(chǔ)上，推出陽臺平板與回流平板，通用平板與采暖空氣平板。 　　3.優(yōu)化選擇性吸收層輻射特性參數(shù)，推出非平面吸收面，徹底簡化與改變流道設(shè)計，創(chuàng)新單管平板，顛覆傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，占居平板至高領(lǐng)地。 　　4.采用高導(dǎo)熱新材料（簡稱“GS”）創(chuàng)新另一種單管平板。 　　5.研發(fā)配套跨季儲熱太陽能集中供熱系統(tǒng)的大規(guī)格、高性能的密閉呼吸型回流平板。 　　6.與以上技術(shù)相關(guān)的工藝與裝備研發(fā)。 　　2.2儲熱技術(shù) 　　1.采用隔艙與防腐蝕技術(shù)推出高出水率的承壓不銹鋼水箱，應(yīng)用于陽臺、分體與一體太陽能熱水器。 　　2.采用超級絕熱技術(shù)，研發(fā)跨季儲熱的豎井式混凝土巨型儲熱水箱、太陽池式巨型土工儲熱水箱和土壤儲熱。 　　3.低溫相變儲熱器件、相變建材（相變混凝土、相變裝飾板）。 　　2.3熱系統(tǒng)集成技術(shù) 　　1.配套出水率高水箱、單（雙）管密閉高效平板集熱器的陽臺、分體、一體式太陽能熱水器。 　　2.家用回流式太陽能熱水器。 　　3.普通工程回流式太陽能熱水系統(tǒng)。 　　4.太陽能中高溫?zé)崴到y(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用。 　　5.跨季儲熱太陽能熱水系統(tǒng)。 　　6.太陽能低溫高效板式海咸水淡化器。 　　2.4太陽能綠色建筑技術(shù)為綠色建筑（低能耗建筑、零能耗建筑）的建筑師們研發(fā)配套主、被動太陽房技術(shù)的硬件，諸如自動風(fēng)簾、切換擋板、絕熱窗簾、可換熱自然通風(fēng)器、蒸發(fā)制冷器等。 　　3近期光熱研發(fā)工作路線 　　1.平板集熱器是光熱應(yīng)用的核心器件，技術(shù)和市場都有好的前景，其性價比占居絕對優(yōu)勢，打造出不同凡響的品牌，為企業(yè)的創(chuàng)建和今后的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。 　　2.盡快在已有成果和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進一步改進完善密閉高效低成本的平板集熱器技術(shù)設(shè)計、編制材料清單（BOM）和產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選現(xiàn)有的平板廠家代工或OEM,盡快出產(chǎn)品，與現(xiàn)有標(biāo)樣作熱性能對比（空曬溫升）和可靠性（正壓、浸水和強射水）試驗。 　　3.盡全力推出高性價比產(chǎn)品后，積極配合市場營銷做好廣告宣傳、產(chǎn)品參展，提升產(chǎn)品的影響力和知名度，快速切入和占有市場份額。 　　4.在技術(shù)支撐市場營銷的過程中，逐步按規(guī)劃建設(shè)研發(fā)團隊和流程管理。 　　5.在具備一定的穩(wěn)定技術(shù)、市場基礎(chǔ)后，按統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施的路子開展上述研發(fā)內(nèi)容。 　　4結(jié)論 　　緊抓研發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新，走華為、小米輕資產(chǎn)，強大研發(fā)的路子，從高性價比密閉平板集熱器切入，打造中國平板第一品牌，迅速擴展市場，開啟光熱科技光明未來。