本刊記者 ■ 鵬飛

太陽(yáng)能采暖技術(shù)被視為太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)升級(jí)的一個(gè)重要方向。太陽(yáng)能被動(dòng)采暖技術(shù)早已在太陽(yáng)能建筑上得到廣泛應(yīng)用，但可從根本上提升室內(nèi)采暖溫度的主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖技術(shù)卻由于技術(shù)、政策、市場(chǎng)等方面滯后的原因，一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V應(yīng)用。

時(shí)移世易、技術(shù)進(jìn)步、環(huán)境變遷、產(chǎn)業(yè)升級(jí)等正在推動(dòng)太陽(yáng)能主動(dòng)采暖技術(shù)逐步走進(jìn)人們生活。

當(dāng)前我國(guó)要應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和越來(lái)越嚴(yán)重的霧霾天氣，而霧霾的形成和煤炭的燃燒有直接關(guān)系，我國(guó)北方地區(qū)冬季采暖燃煤數(shù)量巨大，是形成霧霾的重要原因之一。我國(guó)政府正在出臺(tái)多項(xiàng)政策大力支持采用清潔能源治理環(huán)境污染，其中太陽(yáng)能光熱應(yīng)用作為其中一個(gè)解決之道成為重要選擇。

清華陽(yáng)光公司作為我國(guó)太陽(yáng)能熱利用行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，不僅依靠技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更憑借先知先覺(jué)的市場(chǎng)敏銳嗅覺(jué)，及時(shí)布局太陽(yáng)能采暖市場(chǎng)開(kāi)發(fā)，著力引導(dǎo)太陽(yáng)能采暖市場(chǎng)消費(fèi)。清華陽(yáng)光在多年太陽(yáng)能熱利用研發(fā)和生產(chǎn)中沉淀的雄厚技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步的系統(tǒng)研發(fā)，推出了系列太陽(yáng)能采暖解決方案，旨在取代燃煤解決冬季采暖問(wèn)題。

清華陽(yáng)光兩項(xiàng)太陽(yáng)能采暖新產(chǎn)品通過(guò)技術(shù)鑒定

受北京市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)委托，北京市技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)中心于3月7日在北京組織召開(kāi)了北京清華陽(yáng)光能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司、北京華業(yè)陽(yáng)光新能源有限公司研制的“全玻璃熱管集熱器排空式太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)”和“一種新型高效的采暖專用閉式承壓太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)”新產(chǎn)品鑒定會(huì)。

以中國(guó)農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專委會(huì)主任羅振濤為組長(zhǎng)的鑒定委員會(huì)聽(tīng)取了研制單位所作的工作總結(jié)報(bào)告、技術(shù)總結(jié)報(bào)告、工藝審查報(bào)告、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、財(cái)務(wù)報(bào)告，并審查了檢測(cè)報(bào)告、查新報(bào)告、用戶使用報(bào)告及技術(shù)文件資料，觀看了產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)演示，經(jīng)質(zhì)疑和討論，鑒定委員會(huì)認(rèn)為：

全玻璃熱管集熱器排空式太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)采用雙級(jí)全玻璃熱管真空太陽(yáng)集熱管和雙通道全排空集熱器，實(shí)現(xiàn)了集熱器的全排空，大大提高了系統(tǒng)的安全和防凍性能，系統(tǒng)具有集熱效率高、能耗和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)；該產(chǎn)品的輔助熱源獨(dú)立回路、系統(tǒng)集成式泵站及大數(shù)據(jù)量處理智能控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化運(yùn)行，優(yōu)先利用了太陽(yáng)能，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

新型高效的采暖專用閉式承壓太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的輔助熱源獨(dú)立回路、系統(tǒng)集成式泵站及大數(shù)據(jù)量處理智能控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化運(yùn)行，優(yōu)先利用了太陽(yáng)能，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性；該系統(tǒng)采用的獨(dú)立輔助熱源回路設(shè)計(jì)，U型管鋁翼脹管技術(shù)，具有創(chuàng)新性和實(shí)用性。

以上兩種產(chǎn)品節(jié)能減排效果顯著，具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，市場(chǎng)前景廣闊，技術(shù)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同意通過(guò)新產(chǎn)品鑒定，并建議加快成果的推廣應(yīng)用。

清華陽(yáng)光總裁文輝表示，公司非常重視太陽(yáng)能供熱采暖工程的研發(fā)，專門(mén)成立了以總工程師黃哲林為組長(zhǎng)、副總裁李旭光為總指揮、清華大學(xué)教授殷志強(qiáng)為總顧問(wèn)的工作組，而他自己則作為總指揮協(xié)調(diào)項(xiàng)目組的工作。他說(shuō)，事實(shí)上，該研發(fā)項(xiàng)目早在北京大規(guī)模爆發(fā)霧霾之前就已經(jīng)啟動(dòng)了，如今成果鑒定通過(guò)，可謂與當(dāng)前國(guó)家治霾行動(dòng)不謀而合，相信通過(guò)國(guó)家政策的推動(dòng)，太陽(yáng)能采暖一定會(huì)大有用武之地。羅振濤表示，應(yīng)該在太陽(yáng)能采暖標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)手冊(cè)方面做進(jìn)一步的工作，以方便建筑設(shè)計(jì)人員參考。

全玻璃熱管集熱器排空式太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)

該系統(tǒng)背后是數(shù)10項(xiàng)清華陽(yáng)光自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的支撐，其核心部件全玻璃熱管真空式太陽(yáng)能集熱管正是清華陽(yáng)光首席科學(xué)家殷志強(qiáng)教授率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得的國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)創(chuàng)新成果。設(shè)計(jì)針對(duì)寒冷地區(qū)，太陽(yáng)能保證率30%以上，單體房戶式采暖用熱需求，提供采暖季采暖及全年生活熱水。節(jié)能建筑或現(xiàn)有建筑已做一定的節(jié)能改造，采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)符合GB/T 50668-2011《節(jié)能建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

采暖專用集熱器采用雙級(jí)全玻璃熱管真空太陽(yáng)能集熱管，在普通集熱管的基礎(chǔ)上，增加了和內(nèi)管外徑相同的冷凝段，將由冷凝段和內(nèi)管一起組成的空腔抽成真空，同時(shí)灌注適當(dāng)量的工質(zhì)。在性能不降低、成本不增加的前提下，防凍、防水垢，可靠性高。同時(shí)，通過(guò)研發(fā)人員的深入研究，在真空管內(nèi)管中也增加了冷凝段，使工質(zhì)快速充分汽化，進(jìn)一步提高了玻璃熱管的啟動(dòng)時(shí)間，從而提高產(chǎn)品熱性能。玻璃熱管排空采暖系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了集熱系統(tǒng)全排空不炸管，安全可靠性高，不再需要伴熱帶等防凍手段，節(jié)約能源，極大地減少了系統(tǒng)熱損，提高系統(tǒng)可利用熱量；系統(tǒng)集成泵站的設(shè)計(jì)，降低安裝難度，提高安裝效率；采暖儲(chǔ)熱水箱分層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合排空和采暖循環(huán)的需要，水箱內(nèi)熱利用充分，冬季防凍。專用采暖控制器可實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)智能控制，滿足舒適性的同時(shí)降低熱量消耗。

在清華陽(yáng)光馬池口生產(chǎn)基地的房頂上，筆者看到了這套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。殷志強(qiáng)教授介紹說(shuō)，為了冬季最大化地利用太陽(yáng)能，這套集熱器的安裝傾角由最初的25°調(diào)整為55°，增加了單位集熱面積上的有效得熱量；雙級(jí)玻璃熱管有效加快了系統(tǒng)啟動(dòng)，平均啟動(dòng)時(shí)間提前約40 min；同時(shí)也有利于緩解太陽(yáng)能集熱器夏季系統(tǒng)過(guò)熱問(wèn)題。但是這個(gè)角度直接在農(nóng)村房屋上安裝可能有悖于建筑美觀的要求，建筑師和用戶接受需要一個(gè)過(guò)程。因此，后續(xù)推廣時(shí)最好和建筑設(shè)計(jì)結(jié)合，將集熱器和建筑實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)。

圖2 安裝在昌平區(qū)乃干屯村的全玻璃熱管集熱器排空式太陽(yáng)能供熱采暖示范系統(tǒng)

北京市昌平區(qū)乃干屯村村民家里安裝了該太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)。采暖終端采用地盤(pán)管地板采暖，集熱器總面積為33.1 m2，采暖面積129 m2，輔助6 kW電加熱。經(jīng)過(guò)2013年11月下旬至2014年1月、2月的運(yùn)行，室內(nèi)溫度維持在16～20 ℃，不僅替代了燃煤，而且系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低，運(yùn)行穩(wěn)定。

新型高效采暖專用閉式承壓太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)

系統(tǒng)特別針對(duì)環(huán)境溫度較低的寒冷及部分嚴(yán)寒地區(qū)、太陽(yáng)能保證率30%以上，采暖供水溫度較高(采暖回水溫度40 ℃)的情況下，新型U型管太陽(yáng)能集熱器具有較好的熱性能和可靠性。

采暖型新型高效U型管太陽(yáng)能集熱器由涂有增透涂層的全玻璃真空太陽(yáng)集熱管、傳熱鋁翼、U型銅管組成。傳熱鋁翼采用獨(dú)創(chuàng)的鋁翼脹管技術(shù)，集熱-傳熱等部件配合更緊密、可靠，有效提高系統(tǒng)得熱量；系統(tǒng)集成泵站的設(shè)計(jì)，降低安裝難度，提高安裝效率；采暖儲(chǔ)熱水箱分層的優(yōu)化設(shè)計(jì)，配合采暖循環(huán)的需要，水箱內(nèi)熱利用充分，冬季防凍。設(shè)計(jì)了專用采暖控制器，實(shí)現(xiàn)全天候自動(dòng)智能控制，做到滿足舒適性的同時(shí)，降低熱量消耗。

北京市懷柔區(qū)吉寺村村民家里安裝了該太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)。采暖終端采用暖氣片，集熱器面積為18.1 m2，采暖面積100 m2，輔助8 kW電加熱。經(jīng)過(guò)2013年11月至2014年1月、2月的運(yùn)行，室內(nèi)溫度維持在16～22 ℃，不僅替代了燃煤，而且系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低，運(yùn)行穩(wěn)定。

有些房屋結(jié)構(gòu)不利于全玻璃熱管集熱系統(tǒng)排空的實(shí)現(xiàn)，安裝上也存在不小的難度，對(duì)施工要求也較高，從而造成全玻璃熱管排空式集熱采暖系統(tǒng)可靠性降低。另外在最冷月，日均環(huán)境溫度在-10 ℃以下的地區(qū)使用有一定的風(fēng)險(xiǎn)。而可承壓的U管式真空管集熱器和金屬熱管式真空管集熱器可構(gòu)成閉式集熱循環(huán)太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)，集熱系統(tǒng)中用防凍液作為換熱工質(zhì)，防凍、可靠、熱效率高，采暖末端可選擇散熱片等多種形式，適合于已有建筑供熱采暖系統(tǒng)改造。

太陽(yáng)能采暖推廣應(yīng)用正當(dāng)時(shí)

清華陽(yáng)光的雙級(jí)全玻璃熱管產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝技術(shù)已基本成熟，并進(jìn)行了大規(guī)模生產(chǎn)，全玻璃熱管集熱器也已在生活熱水領(lǐng)域進(jìn)行了幾年的規(guī)?；瘧?yīng)用。排空式玻璃熱管集熱器在集熱使用過(guò)程中和普通玻璃熱管集熱器接近，且已進(jìn)行了試用等小規(guī)模安裝，技術(shù)成熟。

新型采暖U型管太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)品及生產(chǎn)技術(shù)已基本成熟，并已進(jìn)行了小批量生產(chǎn)。普通U型管太陽(yáng)能集熱器也已在生活熱水領(lǐng)域進(jìn)行了15年以上的規(guī)模化應(yīng)用，技術(shù)成熟，只是在集熱管密封結(jié)構(gòu)、內(nèi)部傳熱換熱結(jié)構(gòu)等方面還需改進(jìn)使其更加完善。

這兩種太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)均已進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，除了系統(tǒng)排空可靠性和系統(tǒng)配置合理性等問(wèn)題需進(jìn)一步優(yōu)化解決外，系統(tǒng)整體可行，滿足使用要求。通過(guò)本項(xiàng)目的進(jìn)一步工作，可實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模的生產(chǎn)推廣。

以北京為例，城區(qū)大多實(shí)現(xiàn)了天然氣采暖，但郊區(qū)農(nóng)村尚有很多村民仍在使用傳統(tǒng)燃煤采暖，其煙塵排放流動(dòng)傳播無(wú)疑會(huì)對(duì)城區(qū)大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。因此，太陽(yáng)能采暖推廣正當(dāng)時(shí)。

針對(duì)北京地區(qū)約100 m2的農(nóng)村單體房，系統(tǒng)一般采用采暖面積／集熱器總面積= 4:1～7:1，這兩種太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)與平板系統(tǒng)比，其熱性能高于平板系統(tǒng)；和現(xiàn)有普通真空管系統(tǒng)相比，其熱性能和可靠性均高于普通真空管系統(tǒng)。

兩種采暖系統(tǒng)可滿足北京周邊郊區(qū)縣的家庭采暖使用需求，根據(jù)不同的配比，可提供從25%～50%的太陽(yáng)能采暖保證率，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及實(shí)用性。