平板太阳能热水器是最早进入中国
的太阳能热利用产品。受制于成本和早期平板不能抗冻的影响，平板太阳能热水器逐渐被真空管式太阳能热水器所取代，成为中国市场上的边缘产品。近年来，随着市场需求的变化，在建筑一体化趋势下，平板式集热器承压运行和便于实现一体化等优点得以充分发挥。在政策引导和技术进步的背景下，平板太阳能热水器或将迎来新的发展机遇。

太阳能热水器的新机遇

推进生态文明建设是中国今后几年经济社会发展的基本目标之一，可再生能源利用作为生态文明建设的重要措施，得到各级政府部门的积极推进。太阳能热利用技术是目前实际应用最多、并在经济性上能与常规能源相竞争的可再生能源利用技术。2013年5月10日，工业和信息化部发布了《工业和信息化部关于促进太阳能热水器行业健康发展的指导意见》，提出通过加强太阳能热水器在城镇市场的推广应用，优先推广高效太阳能热水器;到2015年，太阳能热水器在整个热水器行业(包括电热水器、燃气热水器、太阳能热水器)的比重超过40%，能效2级以上产品的市场占有率达到50%。

太阳能热利用是可再生能源利用的重要领域，中国太阳能热利用最成熟的产品是太阳能热水器。近几年，太阳能热水器行业快速增长。据统计，2012年，太阳能热水器产量约为4968万平方米(约合2484万台)，实现销售收入400多亿元，提供就业机会30多万个。以2012年全国太阳能热水器保有量为2亿平方米测算，每年可节能3000万吨标准煤，减少二氧化碳排放7470万吨，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

中国太阳能热水器行业已经形成机械装备、原材料加工、太阳能集热管、集热器等核心零配件以及热水器整机装配、生产、市场营销、安装服务等相互配套的产业链，并形成以重点区域为中心的太阳能热水器产业集群，涌现出多家品牌企业。

平板太阳能热水器重焕生机

平板太阳能集热器是最早出现的太阳能集热装置，尽管早在17世纪后期已被发明，但是直至20世纪60年代才真正进入实际应用。在中国太阳能热利用技术发展过程中，平板式太阳能集热器是最早得到应用的产品，曾一度占据中国太阳能热水器市场统治地位。但是，由于初期产品技术和结构的缺陷，这种产品的发展并不顺利。近十年，全玻璃真空管集热器的生产成本大幅降低，而平板太阳能集热器的生产成本却没有明显下降。同时，在全玻璃真空管太阳能热水器生产厂及商家的宣传推动下，平板太阳能热水器受到巨大冲击，市场份额一度下降为10%左右。

随着平板集热器制造技术的进步和节能减排要求的提高，中国平板太阳能热水器的产量从2004年开始逐渐回升。由于统计口径不同，目前国内市场平板太阳能热水器的市场份额数据差异较大，较为保守的估计为12%左右，乐观的估计约为35%，一般认为以25%作为分析的基础数据较为恰当。

全玻璃真空管太阳能热水器使用中逐渐暴露出的问题，让人们重新把眼光转向平板太阳能热水器。自2009年起，中国太阳能热水器市场在政策驱动下快速发展。按照中国太阳能热利用行业协会的统计，近几年，太阳能热水器行业年产销量平均增长幅度超过30%，除了农村市场销量保持增长，支撑行业高速发展的主要动力还来自城镇住宅用户和工程应用领域需求量的迅速增长。在城镇市场，平板太阳能热水器具有明显的应用优势，这令平板太阳能热水器的市场规模在近三年以年均50%左右的速度增长。目前，欧美及日本市场平板太阳能热水器的份额约为90%，这一局面已经维持多年，估计今后几年也不会有太大变化。

平板太阳能集热器的优点是安全性好、易于与建筑物一体化安装。同时，平板式太阳能集热器具有较强的耐压能力，适用于承压系统。在城镇住宅用户和工程应用领域，承压系统的优势显而易见。同时，平板太阳能集热器的各项技术已达到较高水平，产品性能大幅提高，市场竞争力显著增强。以往，平板式太阳能集热器的不足主要是冬季难以获得较高温度的热水。然而，在现有技术水平下，当集热器内的水温低于50℃时，平板型集热器的瞬时热效率大于真空管集热器。平板太阳能集热器的平均日效率为48%~58%，全玻璃真空管太阳能热水器的平均日效率为45%~55%。在相同条件下，平板太阳能热水器在南方冬季的平均日效率略高于全玻璃真空管太阳能热水器。按全年使用效果考核，在相同条件下，采用平板型集热器的太阳能热水器能够提供更多的热水。中国平板太阳能热水器将再次进入快速发展时期。

太阳能热水装置集成应用

为了获得稳定的热水供应，太阳能热水器通常配有辅助热源，其中采用电热元件辅助电加热的方式最为常见。近年来，采用其他辅助热源的太阳能热水系统的开发成为行业技术发展的热点课题，采用空气源热泵或燃气加热装置的方案较为常见。国内外企业对太阳能热水器、空气源热泵热水器以及燃气热水器之间的两两组合和三单元组合系统，进行了一系列的研究和开发。

空气源热泵的工作原理是利用环境空气作为低温热源，通过蒸汽压缩式热泵循环将来自低温热源的热能温度升高到可以利用的温度。与电热元件相比，在额定运行条件下，热泵的电力消耗约为电热元件的1/4。由此可见，与采用电热元件作为辅助加热装置的系统相比，太阳能—空气源热泵组合系统的电费支出仅为前者的1/4，为电热水器的1/10左右。利用热泵作为辅助热源，安装位置较为灵活，仅需通风良好。

空气源热泵的运行性能主要受蒸发器进风温度的影响，日照条件对热泵的供热能力没有影响。在进风温度较低时，热泵的制热能力和热力效率会明显下降。因此，标准型空气源热泵一般只适宜在进风温度≥-7℃的条件下运行。此外，作为辅助热源，空气源热泵的制造成本较高。

燃气热水器的热输出能力不受日照和气象条件影响，由于热输出功率较大，能够快速响应热负荷变化。在多数情况下，即使太阳能热水器无法运行，作为辅助热源的燃气热水器仍可以快速输出热水，而且系统造价低廉。但是，燃气热水器的运行费用较高，燃气的燃烧产物会产生一定的环境污染，烟气中的CO等物质具有较强的危险性，需要严格控制浓度。此外，燃气泄漏可能导致火灾等事故。

现有的空气源热泵或燃气热水器通常是按照单独使用的要求设计的。当这些热源装置作为系统单元组合运行或者与太阳能热水器组合运行时，可能会产生以下新的问题：

——不同单元间的运行参数不同，尽管某个单元处于正常状态，但是可能导致其他单元进入非正常运行状态;

——某个单元发生故障时，故障的影响可能通过相互之间的接口传递，使影响扩大;

——不同的单元具有不同的运行特性，运行状态的优化程度对其使用性能和运行费用的影响较大;

——热源装置组合之后，可能导致某些运行条件与单独使用时有较大差异，进而使得相应的热源装置处于非正常运行状态;

——组成热水系统的各热源单元的容量配置的合理性，也是需要考虑的重要问题，过高的配置可能影响系统的经济性，而过低的配置则可能导致热水供应能力无法达到预期使用要求。

采用空气源热泵或燃气加热装置作为太阳能辅助热源，可以对太阳能热水器的技术经济性产生显著影响。然而，当一些按独立运行要求设计的热源装置组合运行时，这些装置相互之间的影响可能是不良的，必须认真处理。为了提高系统的技术经济性、安全性和可靠性，诸如降低太阳能保证率、超温限制、减少燃气加热装置最小温差以及应对燃气泄漏的安全设计等措施在系统设计和安装过程中需要得到妥善考虑。