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  • 太太阳能集热系统发展状况

    收集阳光的热能,用来加热水与提供建筑物暖气,是太阳能集热系统的主要功能。最简单的系统,就是让热的载体,像是水、空气或其他液体,简单的流过放置在阳光下、充当集热器的黑色管线;如此一来,就可透过热交换来收集热能以供使用。这种设备的工作温度不高、投资金额也低,大多用来加热户外游泳池;或者可用来跟使用化石燃料提供热能的锅炉互补,以降低燃料支出。除此之外,太阳能集热系统提供的热能也可用来降低室内空气湿度,或是提供冷气。
     
    太阳能集热系统可大致分为加热空气与加热水两种技术,其主要在于真空管与平面集热板的差别,而使用最普及的乃是平面式集热板。为了避免集热板所收集的热能散失,平面式集热系统采用的是隔热完善的金属热能收集器。在结构上,平面的金属吸收器会被放置在长方形的框架里:框架的正面,也就是接受太阳照射的那一面以玻璃封装、背面则使用厚厚的隔热材封装、侧边则有两个连结导热介质进与出的管线口。吸收器吸收能源,是集热板最重要的部分,而其吸收与释出能源的量则决定了集热板的功率。目前,只在金属表面上黑漆的吸收器已很少使用,取而代之的是较高效能的镀膜技术。新式的吸收器镀膜,可提高吸收功率达到95%,且明显降低红外线光谱范围的辐射,因而大幅提升对能源的吸收。此外,透过表面结构的改变,镀膜的颜色除了黑色外,还有蓝黑色到蓝灰色的选择。
     
    真空管集热系统则是由内建有热能吸受器的玻璃管所组成,所以,玻璃管本身不仅是1个透光性的加盖物,同时也是吸收器的容器。由于每1根玻璃管内都抽成真空,因此几乎可完全避免热散失,而使吸收器的工作温度达到摄氏120度。真空管集热系统的造价较高,但转换效率比平面式集热板高出20%。特别是在恶劣的气候中,当平面式集热系统在热能传输过程中有许多热能散失时,更能显现真空管集热系统的优点。
     
    在北半球,朝南是太阳能集热系统最佳的设置方位,不过装置角度并没有像一般所想像的那么重要。根据模拟,正朝南的装置,装置角度为+60°或-60°,在集热效果上大约只有10%的差异。
     
    对于集热系统来说,真正不可或缺的是隔热良好,也就是有10到15公分隔热层的热水储存槽。储存槽主要用来储存系统所收集,但没有立即需求的热能,以便随时提供使用。
     
    太阳能集热系统的技术已发展成熟,系统工作时间可以长达20年。而在过去几年间,太阳能集热系统仍持续有许多技术上的突破,像是在太阳照射的吸收器表面,藉由新的镀膜技术可以降低日照反射并且提高集热效率。除此外,现今镀膜技术也远比之前所采用的电镀方式来得环保,较适合机械设计且能忍受较高的温度。另外,经由特殊的表面处理,可降低平面式集热系统玻璃盖板的热反射损失,同时由于新式集热系统流经集热板的水流率较低,可使用较小管径的进水与出水管设计,借此大幅降低材料费,并且减少为增加水压所需要的帮浦用电。为了持续降低成本,新式的太阳能集热系统也采取加大面板尺寸,以及简化屋顶安装技术的策略。
     
    在过去十几年间,太阳能集热系统的技术与市场发展,已经大幅降低系统安装的成本。虽然太阳能集热系统目前在价格上还没办法与传统化石燃料竞争,然而当我们面对未来能源价格上涨的风险时,却能够提供值得信任的保障。而且,以能源来计算,太阳能集热系统约在1到2年之间就可以达到损益平衡,也就是系统所生产的能源已经足以抵销制程中所消耗的能源了。

    (责任编辑:zjbn_zhenhai)
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