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三、太阳能发展过程中所暴露的问题
经过二十几年太阳能热水器发展到今天，我国太阳能热水器行业从无到有，由小到大，经历了飞速的发展期，先后出现了四种产品，即闷晒型热水器、平板型热水器、全玻璃真空管热水器和热管式真空管热水器。虽然在功效性能方面已大为改善，但结果仍不尽如人意。目前存在或者还没有很好的解决包括以下几个方面：有效增加集热面积、真空集热管结垢、冻裂、循环不畅、上下水管冻塞、真空集热管与水箱密封不好、热水器不能承压运行、热水器“夏季开锅”、热水器冬季冻裂抽扁、承压热水器不能控温控压、停水不能使用、太阳能与建筑物不能很好的一体化结合，单管破裂影响系统运转、自动控制给水、与其它热源辅助加热有机结合等问题。当客户面对许多楼顶上横七竖八、断壁残垣倒卧的太阳能热水器，面对那些春出冬伏——冬天不好用的太阳能热水器，面对打维修电话是空号，找厂家“查无此厂”的“问题太阳能”，面对那些敲敲打打技术落后的手工作坊生产的“手工太阳能”，又怎能不麻烦多多？因此，购买安装麻烦，使用麻烦，售后服务麻烦，和邻里关系、与物业管理有麻烦等问题必然是太阳热水器发展的制约。面对这样一个离散性强、原材料资源浪费大的产业，国家有关部门已在考虑采取相关必要措施。 太阳能热水器诞生至今，已从低门槛高利润逐步过渡到高门槛低利润。随着一些厂家的实力增强，现代化装备及内在质量的提高，已逐步和手工作坊式企业拉开距离。有些厂家想通过扩大产能，扩大产业规模，压低价格，使太阳能更加物美价廉，能够进入到寻常百姓家，从而使一些价格虚高，产品一般的企业面临巨大的压力，进而启动太阳能行业的大洗牌。 然而，制约太阳能产业发展的并不仅是价格因素和产能因素！而是目前的太阳能热水器能不能一改二十多年一成不变的结构形式，能不能克服太阳能热水器所存在的众多的弊端，能不能实现太阳能与建筑物一体化，是否充分发挥集中制取生活热水的功能，是否发挥太阳能制取饮用蒸馏水、采暖、制冷的优势，以及是否将太阳能集热元件与建材有机的结合来充分显示太阳能集热元件的可再生特性的优点。因此，如果太阳能热水器不能与建筑物完美的结合，即使利用了太阳能，也会因破坏建筑物的美感和增加不安全因素，使邻里之间、物业与用户之间、太阳能热水器与用户之间、热水器与建筑物之间矛盾突出，以至于不能调和。由于这些制约因素的存在，使太阳能热水器在快速达到一定的市场占有率后，迟迟没有进一步的扩大，产业规模发展速度也开始放缓，与各方面矛盾逐渐突出，整体行业发展后劲不足。加之，没有实现太阳能光电、供热、制冷一体化和建筑零能源供给以及缺乏与其它供热、制冷装置的有机结合，使太阳能产品始终难以扶正，更难登大雅之堂，而且随着热泵热水器、空调热水器的崛起，使太阳能产品的未来充满变数。 目前，具体到太阳能热水器产品，其在技术性能上普遍存在的问题一是：太阳能热水器的集热元件真空集热管结垢严重，使其真空集热管吸热效率下降。虽然吸收膜的镀膜工艺有了很多的创新改善，但由于水垢的热阻太大，并不能使真空集热管集热效率有较大的提高；二是热水器循环不畅导致热效率降低。根据真空集热管集热元件自身的循环原理——冷热水比重不同而实现对流循环，但是由于冷热水同处一腔，传导作用会使管内水温趋于一致，从而丧失利用冷热水温差的循环动力，加之带有反光板的真空集热管，其反光板的反射使真空集热管背光面受热，破坏了冷水下流的通道，即出现循环死区，破坏了热水器的循环动力，热水器循环不畅，于是导致热效率大大下降；三是不易承压运行。现有的太阳能热水器的集热元件太阳能真空集热管均是等径管，通过橡胶圈和真空集热管密封安装在热水器上，因水箱水压大或橡胶圈的老化导致橡胶圈处漏水，而且真空集热管的上开口结构，使真空集热管所承受的水压非常大，水的压力使水箱支架不堪重负，导致真空集热管被顶出，使太阳能热水器真空集热管无法承压运行；四是太阳能集热元件外观设计的等径式安装方式使其不能充分利用单位面积的有效光照，因此导致集热元件集热效率低；五是由于太阳能热水器的给取水管设计不够合理，防护措施不够完善，使的太阳能热水器的给取水管在北方及高寒地区因冻堵冻裂而无法使用；六是现有太阳能热水器的内胆多为不锈钢内胆或搪瓷内胆，不锈钢内胆虽是卫生级，但也包含有重金属，由于不锈钢在焊接过程中被破坏了金属的晶格结构，将会产生腐蚀漏水，不利于使用者的健康，一些劣质不锈钢将可能释放对人体有害的重金属元素，而阳极镁棒的所谓除垢方式使水中的水垢增加，更将不利于健康；七是现有太阳能热水器大多是沿袭传统的安装方式，将太阳能热水器安装在楼顶或屋顶，在高楼耸立的城市，此安装方式是无法满足人们使用太阳能热水器的需求，而且楼顶安装太阳能热水器也造成了许多的不安全因素；八是太阳能热水器在夏天使用时，常会出现沸腾蒸发，水箱中的水变成水蒸汽跑掉，既造成了浪费，又使的水箱中水的硬度变大，不利于人体的健康；太阳能热水器无法很好地与溴化锂制冷采暖建筑一体化；九是太阳能热水器的集热元件真空集热管在寒冷的季节因水结冰冻裂，使太阳能热水器无法使用；另外，太阳能产品无法很好地实现光电、光热一体化；在阴天下雨的情况时，太阳能热水器不能很好地与其它热源，如热泵能源调配结合使用；太阳能热水器无法做到光电、光热对太阳能的跟踪，不能高效地利用太阳能；太阳能热水器为承压运行的，则在自来水停水时无法正常使用，造成了使用的不便；现在的玻璃外壳金属热管由于其玻璃和金属法兰盘之间的焊接金属因热胀冷缩，疲劳老化现象，造成玻璃外壳金属热管漏气的问题，制约玻璃外壳金属热管的使用寿命和应用范围；太阳全玻璃热管则存在因急冷造成液体工作介质与高温的管壁接触而造成热冲击导致炸裂，或因工作压力偏高导致爆炸，或因玻璃管壁划伤因应力导致爆炸；太阳能热水器目前的给取水机械的则常因承压的停水的状态下则不能使用，非承压的则常因关闭不严造成跑水并难以自动排垢，使人们在洗澡的过程中水垢顺流而下，这些问题都在一定程度上制约了太阳能产品的应用。 四、太阳能发展的方向“创新、整合、连锁” 能源问题的严峻性已经不容忽视，节约能源、合理利用能源已经迫使太阳能发展和应用驶入了快车道。太阳能的应用也将拓展到人们生活的方方面面，将全方位的替代传统能源，如利用太阳能与建筑物的完美结合，实现太阳能的光电、光热、制取安全卫生的饮用蒸馏水，利用太阳能与溴化锂结合实现建筑物的制冷采暖，利用太阳能海水淡化等等。太阳能产业的发展将对我国的环保节能事业起到不可替代的作用，并已因其巨大的市场和产销量在国际上已得到很大程度的认可。作为中国太阳能行业的开拓者，大力发展新能源事业是历史赋予我们的使命，作为业内人士我们有责任、有义务，也有能力为“节约中国”贡献一份力量。基于此，有些企业提出了产业自救的口号，而产业自救不应是拼到最后得出“十强瓜分天下”的结局，产业升级应重点放在技术的突破方面，太阳热水器所存在的问题每克服解决一项就会开辟出太阳能应用地一片新天地！ 太阳能的发展方向必定是与建筑物结合、实现光电热一体，即不仅作为集热发电装置，还作为透明墙体材料使用，实现发电、集热、透光、保温、隔音、减少电磁辐射等多方面的功能。在寸土寸金的未来，住宅楼的屋顶将作为绿化和休闲的天台，而太阳能将变成防止阳光直射的遮阳顶蓬，通过与建筑物的完美结合，实现太阳能发电、供暖、制冷、制生活热水、制饮用蒸馏水等多种功能，实现太阳能产品功能的多样化。这样才能最大限度的扩充太阳能市场，使太阳能变成一个可再生利用的、符合循环经济的产业，同时利用太阳能与热泵等其它能源结合，实现家庭能源的零消耗，建筑物不但不耗能，反而会产生电能，这一切必将通过创新来实现。 从长远发展来看，太阳能产业将以“创新、整合、连锁”的形式实现行业产值的大规模提升。即通过拥有自主知识产权的核心技术，整合太阳能行业的优势资源共同迈进，通过输出技术、管理，建立标准来实现并达到步伐的统一。 对于产品“创新”，首先就要攻克太阳能产业发展中暴露的问题，以实用性能为标准满足消费者的种种需求，继而形成拥有自主知识产权的核心技术，而不是盲从于国外的技术。据了解，创立金属热管的玻璃管口与金属热管封接的原创技术采用的是德国技术，但他们虽然对技术做了大量的改进，却仍然解决不了真空管漏真空的问题。 对于资源“整合”，就是要集中国内拥有优势资源的太阳能热水器生产企业，如拥有高精度的数控冲床、质量过硬真空集热管生产线等的厂家。目前全国从事太阳能热水器生产的企业高达上千家，而拥有创新性、实用性技术的厂并不多见，大家均在同一层次上竞争，造成了业内的自相残杀。正如一则故事所述：一人问上帝：你能告诉我什么是地狱？什么是天堂吗？上帝领他到一大房子里，房内桌上摆满鸡鸭鱼肉，但人们还是很饥饿，原因是每人手里的筷子足有三尺长，虽能夹到食物，却放不到自己嘴里，上帝说这就是地狱。又到另一屋内，同样的摆设，同样的食物，同样的筷子，却是人人饱足，其乐融融，唯一不同的是人们将食物送到对方的嘴里，互相合作，取长补短，上帝告诉那人，这就是天堂！合作就是天堂！双赢乃至多赢是我们追求的境界！走进天堂，让大家联合起来，互通有无，互相促进，共同提升太阳能的应用层次。 对于“连锁”，目前的太阳能厂家，许多是追求大而全，而太阳能未来的运营方式是以核心技术和自主品牌及设计安装为主线，以配套生产厂家的OEM专业化厂家为骨干，以经销商直接面对消费者。例如台州有上千家摩托车零部件生产企业。这些企业，基本上都是家族式企业或家庭工厂。但是，他们分工细致，千家万户联合起来，整个台州市就成了一个特大型的摩托车生产集团。这个松散的“集团”，效益非常之高，成本比内陆许多大型摩托车集团要低30%。有专家十分形象地将其称之为“鬣狗经济”。他打比方说，在动物世界中，三只鬣狗攻击一匹大斑马，第一只鬣狗咬住了斑马的鼻子，第二只鬣狗咬住了斑马的尾部，第三只鬣狗则咬住了斑马的腿，咬了很久很久，斑马终于坚持不住，倒下了。三只鬣狗为什么就能够吃掉一匹大斑马？其秘诀只有8个字：分工明确，合作紧密。技术品牌持有商、生产商、物流商、房地产商、安装商、物业管理、监理商通过创新、整合、连锁就可组成“分工明确，合作紧密”的“鬣狗经济”！ “斑马经济”之所以斗不过“鬣狗经济”？就是因为“鬣狗经济”有联合起来的优势。大是由小组成的，关键是组成的成本和运作效率，决定了市场竞争力。一般说来，由总部对各分厂、各车间进行统一管理，每个企业都要建立起庞大的管理体系，管理成本上升到什么程度，资源潜力就浪费到什么程度。这种“讲规模、低效益”的经济形式，被钟明荣称之为“斑马经济”。另一个方面，大小也是相对的，分工细致到一个螺丝钉，家庭工厂的经济规模未必小；如果在大车间的一个小班组也未必大。相比而下，“鬣狗经济”的管理成本要远远低于“斑马经济”了。且不说斑马在大机构中谋求生存条件，而鬣狗追求的是跑得快吃得饱吃得香，从这里看来“鬣狗经济”的原动力是“斑马经济”原动力的10倍甚至上百倍。 单个“小”是弱势，但是联合起来的“小”，就会形成规模优势；规模优势就是竞争的优势。在激烈的市场竞争中，同一种产品、同样的技术含量、同样的技术指标、同样的销售价格，谁的成本低，谁的竞争就有回旋余地。谁能够在市场竞争中“回旋”，谁就能够牢牢把握市场的主动权、竞争必胜的主动权。竞争比的是效益、效能，而不是比谁大谁小：“寸有所长，尺有所短”，小有小的优势，大有大的弊端。市场经济，就是要创新一种机制：让所有的“鬣狗”都能联合起来，明确分工、紧密合作，一同对付市场这匹“斑马”。“鬣狗经济”就组成了“虎狼之师”，就会形成经济的大气候，从而有效地推动整个太阳能行业健康快速发展。 目前，由于太阳能行业的关键问题就是缺乏创新能力，缺乏有核心技术的自主品牌。因此企业只有坚持独立自主，创新，树立自己的品牌才有希望。没有核心技术和强大竞争品牌的支撑就会失去话语权，更谈不上掌控权。太阳能热水器产业进军国际市场，需要自主品牌和技术创新来担当重任。未来10-15年，太阳能热水器产业会有一个大发展，需要重点给予投入。技术一直是这一发展的战略支柱，只有通过技术才能做到差异化，也才能带来竞争优势，因为技术与品牌是联系在一起的。让消费者从情感上对之认可，对不同的客户，提供不同个性的热水器，特别是向忠诚的客户提供产品，差异化很重要。毫无疑问，未来10年，中国本土生产商将走向国际市场，关键是哪些厂商将得到这一机会。从这一点看，拥有核心技术和自主品牌的厂商，将先行一步。中国太阳能热水器步入产业整合期，将出现大量的并购现象。抄袭和模仿将不再适用，企业要长远发展，就必须遵守知识产权保护。这种局面导致的结果必然是整合，不能生存的企业将退出历史舞台。 五、需求引领创新： 随着《可再生能源法》的颁布实施，太阳能热水器进一步成为太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。问题虽然存在，但太阳能热水器在节能和环保两方面的优势，足以使其受到的推崇有增无减，那么如果能将这些问题很好的解决，则无疑将是对太阳能热水器普及的又一次巨大推动。 太阳能行业的研发人员在太阳能领域潜心钻研十几年，目前已将80多项太阳能应用方面的专利技术囊括于一身，并已开始悉数应用到公司推出的产品中，即新型多功能太阳能热水器。其完全打破行业现有固化思维的限制，所有功效设计均以科学、合理、性价比为依据。其包括了太阳真空集热元件静电防结垢核心技术、热虹吸自循环泵核心技术、太阳真空集热元件压力平衡承压运行核心技术、变径聚光集热元件核心技术、给取水管低电压自伴热恒温出水技术、玻璃内胆环保健康水箱技术、功能组合式分体太阳热水器技术、太阳能集热平衡防蒸发制取饮用水技术、模块集热发生元件溴化锂制冷取暖建筑一体化技术、光电热一体化太阳全玻璃外壳热管技术、聚光式太阳全玻璃安全热管技术、多热源热泵式能源调配中心技术、浮子引导自动给取水技术、太阳热水器承压非承压自动转换技术、太阳多效海水淡化技术、太阳能真空集热元件防冻裂热虹吸循环导流器技术、太阳建筑一体化热泵辅助地暖技术、光电热转化一体向日集热技术等等。 其中，《多功能太阳能热水器》的引擎新型真空集热管，其管嘴如保温玻璃杯口的形状，缩径管嘴的真空集热管，将风阻大、易集雪的反光板抛弃，轻松将热水器集热面积增加三分之一，使热水动力澎湃；真空集热管定位安装管嘴的变径台阶上安装的密封胶圈，在真空集热管尾部的顶压作用下，让热水器中的水无缝可钻！密封保温的改善及集热面积的增加使整机集热效率比原来提高40%以上。 此外，针对前面提到的若干制约因素，在解决方案上均取得了突破性进展，在结垢问题上，真空集热管吸收膜、玻璃、水组成的电容连接高压直流电路，通交隔直的电容特性将极少耗电，静电感应使膜上的负电通过玻璃在水侧感应出正电，管壁的酸性令水垢不再产生，如引擎增加了润滑，动力恒久不变。而利用热虹吸原理的真空集热管防冻裂冷水导流器，使冷热水分流，冷热水腔之间的压差使水流加速，让热水喷涌奔腾。其设计原理是在太阳真空集热管内插装防冻裂冷水导流器，防冻裂冷水导流器为非吸水闭泡弹性体制造的，无毒、耐温、抗老化、密封高强度柔软外套内充气或填充柔软弹性材料制成的管状体，通过弹性支架同心安装固定在双层玻璃管构成的太阳能真空集热管水腔内，在真空集热管水腔内同心、有间隙、支撑安装固定具有导流和调节水、冰转化引起的体积变化弹缩变形体。当冬季结冰时，真空集热管首先从管口处结冰封死，管内的水温度逐步降低膨胀，防冻导流器内的气体温度降低，压力减小。同时，在水膨胀压力的作用下被压缩，体积变小，吸收了水在零度附近膨胀所产生的应力，实现了真空集热管防冻裂。 在上下水管防冻方面，采用与电热毯同样的工作原理，电导线伴热保温复合上下水管为缠绕电导线后再复合保温层的复合管，通过变压器将电导线上的电压控制在36伏安全电压以内，通过自动温控装置，对管道定时或长期加热，达到打开水龙头便出热水，使上下水管冬季永不冻堵！另外，将其他方面的技术创新简单陈述如下：中华太阳能 从热水器的表层取热水、底部补冷水的漂浮式给取水装置，可以实现太阳能热水器自动补水，表层取热水使用，而且可以利用虹吸定期排垢。水封进排气管可防止水箱的涨裂抽扁。 在真空集热管的管口上设置螺纹，安装压力平衡通水装置，再通过顶紧密封装置使胶圈被压紧密封，便可实现真空集热管的承压运行。浮控进排气阀可实现热水器的承压非承压自动转换。 负压沸腾器可使太阳能热水器的热水低温沸腾，通过冷凝器将蒸汽收集，经冷凝便可得到饮用蒸馏水；如通过矿化器，便可得到矿泉水，使人们的饮用水得到真正的安全保障。 外壳全玻璃热管真空集热管，是将金属热管封装在玻璃真空集热管内，此结构保证了热管的高真空度，保证了金属热管的使用效果和寿命，且插入水箱中的热管放热端不易结水垢。金属热管的放热端通过碳材料封装，因为碳材料的导热性能良好，热管中的热量可以传给碳材料，然后再通过碳材料向玻璃管传导，最后通过玻璃将热量传给水，加热水箱中的冷水。 分体阳台式热水器将太阳能集热联箱做成阳台真空集热管护栏，通过管道与固定在阳台墙面上的蓄水箱连接，接入卫生间，便可组成与建筑物完美结合的承压阳台式热水器。这些技术的组合应用就可为太阳能提供一片新的天地。 将玻璃内胆应用于太阳能热水器，既环保又安全可靠，可以满足人们全方位的热水需求。 在太阳能光照不好或阴天下雨的情况时，太阳能热水器可以与热泵等其它能源调配结合使用。 利用太阳能跟踪装置，可对光照跟踪吸收，实现太阳能的光电、光热高效转化，最大限度地利用太阳能。 太阳能海水淡化是在太阳能真空集热管解决了结垢的问题后，就可利用太阳真空集热管对海水的加热，使其沸腾，并利用产生的蒸汽，多效蒸馏，产生饮用蒸馏水的技术将根本解决海岛淡水缺乏的问题。同样利用此装置可以对我国苦咸水地区，水污染地区进行多效太阳能蒸馏，以实现我国居民的饮水安全问题。 带热交换节流装置的太阳全玻璃热管，利用热汽体对冷凝后液体的强制加热，使冷凝的介质与玻璃管温差变小，消除了因急冷造成液体工作介质与高温的管壁接触而造成热冲击导致炸裂的难题，使太阳全玻璃热管安全、可靠、高效，可大量的应用于热水工程。 目前的太阳光伏电池是以太阳能组件的形式安装的，由于其组件的热熔胶为有机材料，因此，其寿命不能和光伏电池等寿命（光伏电池的寿命在100年以上），而且由于光伏电池只有15%左右的光能转化为热能，剩余的则将转化为热量，而此热量又会使光伏电池的温度升高，使其效率下降，而且光伏电池组件所需的附件价格高昂，且其安装方式需要与阳光垂直安装，垂直安装则不能有效利用光伏电池，使其效率下降。利用光伏电池和传热板及热管的结合，通过全玻璃外壳玻璃封装，实现了光伏电池的光转化电热一体化，并通过对全玻璃外壳光转化电热一体化电池组件的合理装配，使其形成建筑模块组件，作为建材应用，实现光转化电热一体化组件的建筑模块化。由于此模块具有透光、发电、保温、隔音、溴化锂制冷供暖、可制取生活热水和蒸馏水、可防电磁辐射等一系列优点，可以使建筑物造价降低，使用运行费用更低，保证其空调功能、减少光污染及电磁辐射和隔音的要求，在获得四季如春效果的同时，使建筑美观大方，在实现建筑零能源消耗的同时供出电能。 销售模式和企业运营模式要创新，即从城市建筑美化和太阳能建筑一体化工程方面讲，需要的是集散为整，转变营销策略，逐步建立起以工程销售为重心的销售模式和企业运营模式。这里所说的太阳能建筑一体化工程是指全天候的、智能化的热水共享系统。通过中央或单元蓄水系统与太阳能集热系统连接组合，向家家户户供应热水，能够全年全天候供水；再者是智能化，有一系列的技术升级配备，人们用起来更省心省事方便快捷。还有就是集体用户共享热水，不仅是为了外形美观，用户集中购买统一安装，还整个单位是一个大系统。太阳能建筑一体化工程不仅是销售和安装形式的改变，还会带来产业的一系列升级，企业运营系统的升级。正是因为有整个系统的升级，太阳能建筑一体化工程才能承担起产业升级的历史重任。 研发设计要创新，即研发设计要直抵研发目的地——确实实现以客户为中心。目前的太阳能热水器安装无设计标准，几乎都是安装人员临场发挥，缺乏统一美观，安装曝露出来的问题严重，不安全因素增加。因此发展趋势要求太阳能集热元件或光转化电热元件将以模块的方式做到与建筑物有机的结合，实现安装方式和使用方式的创新，使其与建筑物完美地结合。这就要求我们的研发人员进行产品设计时要考虑与建筑结合的和谐、产品本身的美观、建筑受力、水循环方式、热力平衡等方面综合考虑。太阳能结合电、燃气热水器，空调热水器的升级：太阳能结合电、燃气热水器，空调热水器，在实现工程销售的同时，结合卖场和零售，这是太阳热水器找到自身定位的同时而弥补自身弱点从而取的主动的有力法宝。在工程的层面上，太阳能营销将实现对传统能源产品的大幅超越，进入一种无竞争领域。 产业形象要创新，即当太阳能与建筑完美结合成为一种固定的形式，当太阳能工程成为和暖气、天然气、有线、宽带一样的物业供给，当使用太阳热水和在宾馆中用热水一样方便，公众心目中太阳能的形象也将美丽起来。 |
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