太陽能熱水器解決過熱未來之路

真空玻璃管吸熱率高、散熱率低，致使其自身溫度可高達280℃以上。太陽能熱水器最大不同于電熱水器或燃氣熱水器的地方：優(yōu)點是太陽能熱水器利用的能源是清潔的、免費的；缺點為太陽能具有不連續(xù)性和不可控性，你需要時它可能沒有，你不需要時，它可能給你很多。 　　只要太陽升起，太陽能真空管就會自動收集熱量，但這些熱量如果你沒有及時用掉（也許是因你離家旅游、也許是因你換房空置等），這些熱量若沒有辦法及時的散失掉，熱量就會累積，溫度就會上升。如果溫度上升超過100度，非承壓的太陽能熱水器就會“開鍋”，產(chǎn)生水蒸汽排掉散熱；承壓系統(tǒng)的水壓就會隨溫度升高而逐漸增大，常規(guī)的承壓系統(tǒng)一般通過排水泄壓降溫散熱。 　　但系統(tǒng)因各種原因沒有了水的存在（比如因系統(tǒng)泄漏，比如我們離家時為了家里水系統(tǒng)的安全而關(guān)閉了水閥等），真空管式太陽能熱水器溫度會升高至系統(tǒng)無法承受的狀態(tài)而至使系統(tǒng)損壞，尤其是承壓分體系統(tǒng)，系統(tǒng)也可能因控制、傳感器、循環(huán)泵等故障而不能及時把熱量傳入水箱，集熱器部分溫度會短時間內(nèi)就可升至系統(tǒng)無法承受的程度。 　　如果有一個辦法能讓太陽能真空管在任何情況下最高溫度都不超過200℃，那這個辦法就是太陽能真空管獲得新生的關(guān)鍵技術(shù)。但這個技術(shù)不能以降低太陽能真空管的熱性能、降低太陽能熱水系統(tǒng)的舒適性、增加過多的成本、減少熱水器的適用范圍為代價。 　　為什么會定義最高溫度不超過200℃。我們知道：1、太陽能熱水器密封件大多用的硅橡膠，硅橡膠使用溫度最好不要超過200℃；2、分體太陽能熱水器系統(tǒng)一般用乙二醇、丙三醇水溶液或?qū)嵊妥鰹檠h(huán)傳熱介質(zhì)，乙二醇、丙三醇或油在200℃會發(fā)生碳化反應。 　　為解決“過熱問題”用過的方法 　　試看一下，我們現(xiàn)在都用了什么辦法試圖去解決因太陽能真空管的高溫而產(chǎn)生的過熱問題。 　　辦法1：系統(tǒng)非承壓： 　　開口系統(tǒng)，這是我們大多傳統(tǒng)真空管式太陽能的結(jié)構(gòu)，有一根直通大氣，當太陽能過多時，也就是太陽能超過100℃，水箱里的水“開鍋”，排出蒸汽散熱。 　　但這種系統(tǒng)存在的問題為： 　　A.降低了系統(tǒng)的舒適性。非承壓的系統(tǒng)會給用戶帶來因水壓不均衡而造成的水溫波動問題； 　　B.降低了熱水器的適用范圍：這種熱水器只能安裝于更高處； 　　C.沒有徹底解決“過熱”問題，當熱水器斷水時，系統(tǒng)仍會出過熱問題。 　　辦法2：承壓系統(tǒng)采用T/P閥： 　　T/P閥，即溫度/壓力安全閥，該閥的功能是當溫度超過或壓力超過設(shè)定的域值時，閥門打開，在太陽能熱水系統(tǒng)中，一般域值溫度為99℃，壓力0.6MPa。 　　當前，絕大多數(shù)承壓太陽能熱水系統(tǒng)將該閥安裝在水箱上，做為真空管式太陽能熱水系統(tǒng)防“過熱”的主要手段。 　　T/P閥是實現(xiàn)真空管式太陽能熱水系統(tǒng)防“過熱”的成本較低的可行手段，但這種可行性是有兩個前提條件的：一是該太陽能熱水系統(tǒng)不能斷水，顯然這一點是難以做到絕對的可靠，系統(tǒng)內(nèi)缺水是有可能發(fā)生的（房屋長時間空置是要斷開水路）；二是該太陽能熱水系統(tǒng)要求集熱器的熱量能夠可靠的轉(zhuǎn)移到水箱內(nèi)。 　　當前承壓型的真空管式太陽能熱水系統(tǒng)主要為兩類，一類為自然循環(huán)式的，另一類為強制循環(huán)式的。自然循環(huán)式系統(tǒng)的可以相對可靠的將集熱器的熱量轉(zhuǎn)移到水箱內(nèi)，但這種系統(tǒng)安裝與應用非常受限，一般只能屋頂或陽臺安裝。強制循環(huán)的真空管式太陽能熱水系統(tǒng)是很難較好的保證集熱器的熱量可靠的轉(zhuǎn)移到水箱去，傳感器、控制器、循環(huán)泵等故障均會造成集熱器的熱量無法轉(zhuǎn)移到水箱。 　　辦法3：遮陽措施： 　　在系統(tǒng)可能過熱時，去人為遮陽或被動自動遮陽。遮陽即為在集熱器的表面用一覆蓋物檔住陽光，防止真空管繼續(xù)吸熱，以防止太陽能熱水系統(tǒng)“過熱”一種為人為遮陽，在長期不用時，人為采取措施將太陽能集熱器上面的陽光遮擋，這種方式給消費者帶來不安全感與麻煩。 　　另一種被動自動遮陽，當感知太陽能熱水系統(tǒng)溫度過高進，遮陽機構(gòu)自動運行，遮住陽光，這方式的可靠性不高，遮陽機構(gòu)的故障不能保證不發(fā)生。 　　辦法4：改進太陽能真空玻璃管，使之具有低溫區(qū)仍具有高效吸熱的性能，高溫區(qū)具有較差的吸熱性能： 　　這種方法在技術(shù)實現(xiàn)有一定的難度，迄今為止還沒有成功過，主要是降低了高溫區(qū)的性能，隨之而來的高溫區(qū)性能下被下降。 　　研究人員試圖在真空管的內(nèi)表面涂覆可變色的的涂層，低溫時，該膜具有好的吸熱特性，高溫時，該膜顏色變淺，吸熱性能變差。但可惜的是這種類型的涂層的壽命無法保證長效。 　　另一種方法研究人員試圖在雙玻璃層內(nèi)添加某種物質(zhì)，使之在低溫時具有極低的蒸氣壓，而在溫度較高時，具有較高的蒸氣壓，即在高溫區(qū)時雙玻璃管內(nèi)真空度下降，從而增加真空管在高溫區(qū)的散熱效果，但這種方式難點在于，第一這種物質(zhì)比較難以尋找到，第二真空管在工作時，內(nèi)表面溫度高，外層管溫度較低，物質(zhì)蒸發(fā)后會冷凝在外表面上，造成真空管失效。 　　5解決“過熱”未來之路 　　換一個角度思考問題。我們都知道有一個現(xiàn)象：內(nèi)陸地區(qū)，尤其是沙漠地區(qū)，晝夜溫差極大，就象我國的新疆“早穿皮襖午穿紗，圍著火爐吃西瓜”；而在沿海地區(qū)，晝夜溫差相對較小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象原因是地表的“熱容”不同，沙漠地區(qū)地表的“熱容”較小，貯存太陽能熱的能力較差，有太陽，溫度上升就快，沒太陽，溫度下降也快，造成晝夜溫差較大；而沒海地區(qū)，地表的“熱容”相對較大，升降溫均比較慢，晝夜溫差也相對較小。