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从太阳热水器标准透析太阳热水器行业

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2004-1-31 《世界标准化与质量管理》杂志社


  算得清的是账目算清不的是质量
我国有较丰富的太阳能资源,年太阳辐照时数超过2200小时、太阳能利用条件较好的地区占国土的2/3,开发太阳能是实现中国可持续发展战略的有效措施之一。

有关专家说,太阳热水器每平方米截光面积的集热器可节约120~180公斤标准煤。在不降低居民生活舒适度的前提下,能够降低煤、燃气等不可再生能源的消耗。

若以电热水器解决家庭热水需求,按每户2000千瓦·时,全国需7亿千瓦·时的容量和6643亿千瓦·时的电量,分别是1999年全国装机容量和全国年发电量的2~2.5倍和52.7%。这样做不仅投资额巨大,而且将一半以上的发电量用于满足热水需求是非常不现实的。况且,热电厂生产时会产生废气,并伴有烟尘排放,污染环境。而热电厂所发电力经高压传输、变电、低压传输到家庭生活热水,用大量投资将最高品位能源——电,变为最低品位能源——热水,是能源的极大浪费。

若以燃气热水器作为解决家庭热水需求的途径,每户每日供60℃水100升,月耗燃气约30立方米,全国每年需1260亿立方米天然气,花费2500亿元(液化气更贵)。烧热水年用燃气量相当于10多条西气东输的管输量,并且,燃气热水器的效率不高(<40%),又有一氧化碳、二氧化碳等废气排放,污染环境。

与电和燃气相比,太阳能取之不尽、用之不竭,无污染、无噪音、无废物废气排放,对保护环境有极大的意义。并且,我国大部分地区阳光资源丰富,西部、西北部资源更为丰富。用太阳能解决我国家庭生活热水需求是最有希望、最可行的途径。

具体到一家一户,以目前市场份额最大的全玻璃真空管型热水器为例,目前一根管子的售价在30~40元左右,一台家用热水器的集热器一般需要15根管子,其全部售价接近一台品牌电热水器的价格。但太阳热水器基本上是一次性投资,与电热水器相比,它在一年半到两年时间内省下的电费相当于其全部投资。而就承诺的使用寿命而言,多在10年以上。

1991年,我国的太阳热水器产量还只有50万平方米,到2002年底,我国太阳热水器的总产量达到1000万平方米,总保有量4000万平方米,年总产值超过110多亿元,形成了年节约500万吨标准煤的能力,并为社会提供25万个就业机会。我国太阳热水器的产量是欧洲的两倍、北美的4倍,年销售量是欧洲的10倍。我国太阳热水器的产量和保有量都居世界第一。而这些数据随着2003年的结束还要大幅度地提高,因为,近年来,我国太阳热水器产业正以每年20%~30%的速度增长。

据中国农村能源行业协会分析,我国太阳热水器行业发展中存在着一些亟待解决的问题,这些问题均与标准化有关。

从我国太阳热水器企业的数量看,千余家企业中的绝大部分还是规模小、投入少、装备落后,属于机械加工和手工制做相结合的作坊式企业,生产效率低,标准化程度差,产品质量不稳定,缺少有效的生产管理和质量控制。其中的大部分是赢利的,但是钱都用在了扩大再生产上,致使这类企业的科技投入少,技术创新能力差。

太阳热水器的三大系列产品中,真空管太阳热水器约占80%~85%。这类产品基本上由集热管、水箱、支架组成,结构简单,加工制造容易。各企业在选用材料、加工方式、结构和质量上有差别,但只要买来真空管,有点加工工具都可以造出热水器,这是造成厂家林立、照抄仿制和市场不规范的重要原因。按标准化组织生产,提高产品的技术含量已是当务之急。

目前的太阳热水器的规模、尺寸、安装位置均属随意确定,在建筑物上的安装就极为混乱,具体表现在排列无序、管道无固定位置,防风、避雷等安全措施不健全,给城市景观以致建筑物的安全性带来不利的影响。建设部居住建筑与设备研究所编制的《住宅用热水器的选用及安装》国家建筑标准,已将太阳热水器与其他型式的热水器一起编入,却没有得到广泛的重视。

四项新标准加热太阳热水器产业

2003年12月26日,国家标准委和国家发改委能源局联合召开了《家用太阳热水系统热性能试验方法》《家用太阳热水系统技术条件》《太阳集热器热性能室内试验方法》和《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》4项国家标准发布会。至此,我国的太阳热水器的国家标准已达到14项,我国的太阳热水器标准体系基本形成。

我国太阳热水器标准体系是随着太阳热水器产业的发展逐步形成的。我国太阳热水器的生产从20世纪80年代初期开始,第一项国家标准即《平板型太阳集热器热性能试验方法》发布于1984年,这项标准已于2000年进行了修订。20世纪90年代,我国的太阳热水器产业得到了迅速的发展,现行的14项标准中,有9项是这10年内发布的,其中的《平板型太阳集热器技术条件》是对1986年标准的修订。

我国目前已安装的太阳热水系统,运行方式基本上都采用自然循环、直流式和强迫循环3种基本运行方式中的一种,有的系统采用了混合运行方式。但混合运行方式无非也是以上3种方式中的两种的结合。所以在《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》标准中,将太阳热水系统按运行方式分为了自然循环、直流式和强迫循环3种基本运行方式。考虑到我国今后对太阳热水系统运行的可靠性要求及供水卫生标准要求的提高,二次回路的太阳热水系统会逐渐增多,而国外的太阳热水系统中二次回路占多数。所以,同时考虑到与国际接轨,该标准对太阳热水系统按循环回路中有无换热器分为直接系统和间接系统。

如果单靠太阳热水系统在某些情况下满足供热水要求,可能难以做到,即使能做到,系统的造价也较高。通常的做法是采用带辅助能源的太阳热水系统,由太阳能提供一部分热量,欠缺的部分由辅助能源加以补充。辅助热源多种多样,如煤、电、油和天然气等,其中电是最清洁的能源,使用相对简单,而且无CO2排放,本标准中推荐优先使用电作为辅助热源。

点 题

不用烧煤、烧气、耗电,取之不尽、用之不竭,这就是太阳能。用管子将集热器、水箱和室内的浴室连接起来利用太阳能的装置,就是太阳热水器。太阳热水器属高科技产品,当乌云遮住了太阳,要启动辅助设施,让电或气替补加热;当山雨欲来或地震的时候,每个部件都要尽可能地不要错位;夏天要防雷,冬天要防冻……这些技术要求,需要严格的标准。2003年12月26日,太阳热水器4项国家标准发布,我国太阳热水器的标准体系基本健全。虽然,太阳热水器和太阳热水系统的含义完全是一致的,但以往发布的10项太阳热水器国家标准给人的感受都是单项的标准,而本次发布的4项标准中不仅有3项标准用的是“系统”这一名称,使人们从“系统”的角度上认识太阳热水器的有关标准,并通过标准透析我国的太阳热水器行业。

我国有丰富的太阳能资源,若将全国1%的太阳能转化为可利用的能源,就能满足我国的全部能源需求。想一想去年夏季我国多个省区拉闸限电的无奈,看一看我国国民经济增长与能源短缺的矛盾,再听一听社会对环保的急迫呼声,我们对太阳热水器行业的发展不能不寄予厚望,我们祝愿标准化能支撑起这份深厚的期望。

专家视点

太阳热水器依赖标准化

李爱仙(中国标准化研究院资源与环境标准化研究所所长):

太阳热水器产业的快速发展得益于标准化工作所发挥的巨大作用。上世纪80年代初,平板型太阳热水系统在中国发展很快,为了正确评价各种不同类型平板集热器性能的优劣,提高研究、设计和制造水平,“平板型太阳集热器热性能试验方法”列入了1982年国家标准制定、修订计划。这样,1984年,由全国能源基础与管理标准化技术委员会制定的我国太阳热水器行业的第一项国家标准产生了。当时ISO/TC180“太阳能标准化技术委员会”刚刚建立,还没有制定出相应的国际标准。

此后,全国能标委根据中国太阳热水器产业发展需要,又相继组织制定了10多项国家标准。我国太阳热水器标准起步早,水平也较高,对规范早期的太阳热水器市场、提高产品质量和技术水平、促进专业化生产和技术的有效推广、推动产业化进程发挥了重要作用。近些年形成的太阳热水器知名品牌和成长起来的出口强势企业,无一不都得益于这些标准。

当前,太阳热水器产业的发展正步入一个较为关键的时期,面临着诸多发展中的问题。浅层次的如产业规模小,技术含量低,作坊式企业较多,市场不够规范等;深层次的如培育更多的名牌产品,热水器与建筑一体化,促进太阳热水器的应用,增强国际市场竞争力等。解决这些问题,在很大程度上仍然要依赖于标准化工作的深入开展。加之社会环保意识的普遍提高,煤、电、气等传统能源的紧缺,使太阳热水器的发展面临着前所未有的机遇。多方面的信息表明,我国的太阳热水器行业临近产品全面升级和产业急速重组的时刻,产品升级或产业重组要遵行一定的规则,毫无疑问,标准化就是其中的一项重要的规则。

把握关键项目促进行业发展

郑瑞澄(中国太阳能学会常务理事):

为规范太阳热水器市场,切实保护消费者权益,促进太阳热水器行业的健康发展,我国正在积极筹建国家级太阳热水器质量监督检验中心。国家级太阳热水器质量监督检验中心的筹建得到了联合国开发计划署的资助。

新颁布的国家标准GB / T 19141—2003《家用太阳热水系统技术条件》中,对太阳热水器的性能提出了全面的技术要求,并依据要求规定了相应的检测项目。在这些检测项目中,对太阳热水器的综合质量有较大影响的一些关键性检测项目,是太阳热水器生产营销企业应该予以特别关注的。太阳热水系统的热性能是关键检测项目之一,标准规定,按GB / T 18708 进行家用太阳热水系统热性能的一天试验,作为首选的家用太阳热水系统判定,合格后方可做全面检测。”也就是说,热性能检测合格后,才能获得进行其他项目检测的资格,进而才可能有希望取得进行太阳热水器产品质量认证的资格。

涉及到太阳热水器安全性和可靠性的相关检测项目也是关键性的检测项目。这些项目主要包括:太阳热水系统在包含有电气设备时的电气安全性,应符合GB 4706.1、GB4706.12和GB 8877 和NY / T 513规定的要求;太阳热水系统的耐压性能,应符合JB 4732的要求,能承受1.25倍额定压力的试验压力;太阳热水系统的过热保护和安全装置,包括安全泄压阀、泄压阀和膨胀箱的连接管的设置规定;太阳热水系统的抗风性和雷电保护,应按GB 50057的规定增设避雷措施;太阳集热器的耐热冲击性能和空晒、闷晒性能等。

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太阳热水系统

由子系统和部件完整装配而成,将太阳能转换为热水的热能,即主要由集热器与贮热水箱组成,是采集太阳光并转换为热能的集热器,通过传热流体——通常是水储存在贮热水箱内,还有控制器、管道与支架等必备的附加部件。“家用”是指用于住宅与小型商业建筑,贮热水箱容积不大于0.6立方米,从工作压力上分为非承压即开放式系统和承压即封闭系统,从集热器与水箱空间关系上分为紧凑式与分离式,从加热的方式上分为直接或间接加热水,从循环方式上分为自然循环或强迫循环。

家用太阳热水系统是一个整体。对分离式系统,集热器在户外,水箱在室内,甚至在地下室;对紧凑式系统,集热器与水箱相对独立,但很靠近,通过入、出管道相连,称分体紧凑式。对于真空集热管直接插入水箱内,称直插紧凑式,紧密相连,为家用太阳热水系统的一个特例,也可称家用太阳热水器。

背景资料

系统的基础

在太阳热水系统的安装过程中,集热器支架和储水箱支架的安装是较为重要的一环。对新建建筑物,最好在设计和建造时就预留基础并与建筑结构相连,以便安装和固定集热器和储水箱。这样,即能解决屋面荷载问题,又能避免安装时破坏屋面防水层,同时还能解决系统的防风和避雷问题。

在旧建筑物上,如果参照新建筑物的做法,就需要打开屋面局部防水层,将支架基础与建筑物结构相连后,再将打开的防水层重新恢复好。大面积系统还值得这样做,小面积系统就比较麻烦,而且目前大多数太阳热水系统的生产和安装者并不是建筑方面的行家,不能较好地完成此类工作。故此,实际施工中没有采用这种方法,而是在系统支架下放置水泥预制块等办法达到分散压力、防止金属支架直接压在防水层上破坏防水层的目的。另外,再用角钢或钢丝将支架与支架、支架与建筑物裙墙间相连进行防风。

主体和相关产业

目前,全国的太阳热水器生产企业已超过1000家,还有不少企业要加入到太阳热水器生产企业的行列。年产量超过10万平方米、产值亿元以上的大型骨干企业的市场占有率近30%,近10家大型骨干企业呈现出一定的国际市场竞争力,品牌正在形成。江苏、山东、北京成为我国太阳热水器的主要生产基地,浙江、河北、云南、广东、安徽也具备了一定的批量生产能力。2002年,中国农村能源行业协会对国内71家太阳热水器产品进行了技术审定,这些企业的产品质量和性能全部符合国家标准,一些产品的质量已达到国际水平。全玻璃真空管是热水器的关键部件,2002年该协会对24个主要厂家的37种真空管进行了检测,合格率达到100%,其中,优质品率达到80%,与1996年的合格率65%、优质品率30%比较,质量有了明显提高。

太阳热水器产业体系以原材料加工、产品开发与加工制造、工程设计与营销服务为主体。太阳热水器产业的形成,带动了玻璃、金属、隔热材料、电加热、金属加工、焊接、真空设备等相关行业的发展。以真空集热管生产线为例,1999年只有200条,2002年就猛增至537条。由太阳热水器主体产业和相关产业形成的经济效益和社会效益十分显著。


作者:佚名 来源:本站原创 发布时间:2004年09月27日
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