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新技术推进新能源的使用与发展_中国信息报
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更新时间:2010年12月17日 08:09:17

新技术推进新能源的使用与发展

——挂壁式太阳能热水器引领业界新潮流
□ 田军/文
 
      太阳能热水器 (Solar water heater),是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能产品。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。随着人们生活水平的不断提高,太阳能热水器由于其具有环保节能等优点已经普及到千家万户。对太阳能的使用,我们国家追溯历史可至1958年,天津大学有12.6平方米的太阳能浴室。到1973年世界能源危机,寻求可再生能源,在20世纪70年代末起,我国加大研发与生产太阳能集热器的力度。20世纪80年代,太阳能热水器被列入国家“六五”和“七五”科技攻关项目。主要的研发项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在90年代全玻璃真空集热管的科技成果转化为生产力——形成自行设计和配套的集热管生产线,这是科技攻关的杰出成果,我国太阳能热水器行业进入高速发展阶段。
      经过30年多的发展,从最初的几家发展到今天的成千上万家,从最早的闷晒式集热器到今天的真空管式集热器,太阳能热水器的发展经历了漫漫长路。真空管直插式太阳能热水器在我国每年还在以30%的量递增,产量达到六七千万台,生产和使用量占世界第一。
太阳能热水器优势显著
      太阳能热水器是太阳能成果应用中的一大产业,据统计,每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日,可产生相当于2.5千瓦小时电的热量,每年可节约标准煤120公斤左右,可以减少700多公斤CO2的排放量。太阳能热水器的广泛运用,包括生活用热水,采暖,空调,在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况。
      它以环保、安全、节能、卫生等优点,迅速赢得了广大消费者的青睐,我国是一个能源消耗大国,每年全国能耗约占全世界能耗总量的1/3,而全国总能耗中,有1/3是来自建筑能耗。太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能,加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。
      与电热水器和燃气热水器相比,太阳能热水器有很多优点:
      1.太阳能取之不尽、用之不竭。只要有阳光,太阳能热水器就可进行光热转换,一年四季均可运行;
      2.绿色环保。太阳能作为一种洁净的可再生能源,无环境污染,无安全隐患;
      3.使用寿命长,主要部件使用寿命可达15年以上;
      4.与其他能源配套使用,可实现全天候运行;
      5.经济效益显著。一次投资而长期受益是太阳能热水器的显著特点。太阳能热水器的回收期同与之比较的常规能源的价格有关,一般情况下,可在1-4年内全部收回投资。
      在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天,世界各国都在寻求新的能源替代战略,以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势,成为关注重点。在太阳能产业的发展中,太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的,其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。但是目前市场还有待规范,消费群体还有待培育,技术还尚需改进,因而对于企业来说还有较大的成长空间。
传统安装方式导致忧患多
      众所周知太阳能热水器节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器,它以太阳能为主,电能为辅的能源利用方式,使太阳能热水器能全年全天候使用。但缺点是安装复杂,如安装不当,会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;维护较麻烦,因太阳能热水器安装在室外,多数在楼顶、房顶,因此相对于电热水器和燃气热水器维护起来比较困难。这么多太阳能热水器横七竖八安装在房顶,成为了中国城市的一道风景,而危险也随之而来。
      据《重庆时报》报道,2009年9月1日,重庆市江北区观音桥鲤鱼池路上一太阳能热水器突然从世纪中环小区28层的顶楼天台上坠落,先是砸坏了14楼的空调外机,然后又坠落至6楼一平台发生爆炸。水箱里面的水喷射出来产生一大团水雾,真空管产生的碎片又砸到小区的一楼,一家经营面包车的门面,共有16辆崭新的长安车被砸坏,损失大约30万元。幸运的是突发危险时路人较远,楼下无人。
      2009年9月16日,对于普通人来说是一个平常的日子,但对于家住在江苏省赣榆县刘姓一家人来说是一个悲伤、痛苦的日子。在这一天,爷爷奶奶失去了孙子,父母失去了可爱的儿子,而这一切的罪魁祸首就是一台普通的太阳能热水器,让一家人陷入了巨大的悲伤和痛苦中。16日下午6点钟,5岁的刘鑫浩和奶奶在家玩耍,奶奶忙于做饭,没顾得上照看小鑫浩,这时调皮的小鑫浩通过二楼楼梯爬上了楼顶,并拿起一块石头在自家太阳能热水器下面玩耍,用石头敲击真空管。一下、二下……危险顷刻发生,真空管爆裂,滚烫的开水无情地浇注在年幼的小鑫浩身上。刘鑫浩来不及逃走就被当场烫伤,等家人找到奄奄一息的小鑫浩时他全身烫伤达95%。当晚家人将其送到赣榆县人民医院抢救,在简单包扎后又连夜送到连云港市第一人民医院。晚上9点左右,医院宣布抢救无效。小鑫浩幼小的生命离开了人世,家人陷入了深深的伤痛和自责中。
      从这两个案例我们可以看出,太阳能热水器存在的隐患无处不在,有些可能与安装和自己使用有关,但作为生产厂家应从产品源头上给予安装强制规范,产品的技术改进也很有必要。开发一种更安全、更可靠的太阳能热水器产品是每个太阳能热水器生产商的责任。一些厂家为了眼前的利益,把一些不安全,存在严重质量隐患的产品推向市场,将给未来太阳能热水器市场带来致命打击和无穷后患。像在寒冷的北方真空管冻裂,水箱的水溢出、在房顶上结成冰柱伤人等事故屡有发生。太阳能支架太薄、喷塑质量差、放在房顶的产品超不过3年就是一个危险品。
新技术带来安装方式大革命
     “许多房顶上都安装有太阳能热水器,其中许多都没有专门的防雷装置,有的热水器安装不规范,可能会成为‘引雷器’。” 笔者在有关人士的陪同下,对安装、使用太阳能热水器现状进行了粗略的调查,发现城乡各地在住宅楼屋顶安装太阳能热水器的现象十分普遍,但同时也带来了防雷安全隐患。
      据市防雷检测所对城区住宅楼群的实地抽样调查检测发现,几乎100%的屋顶太阳能热水器安装高度均高于建筑物的最高避雷带(针),且大多数太阳能热水器内置有电加热电源线和传感信号线直通室内,有些热水器与建筑物的避雷带连接,有些则不连接。但不管连接与否,事实上该热水器均已变成了一个接闪器,一旦遭受雷击,则强大的雷电流将通过热水器的管道、电源线和信号线直接进入用户室内。
      同时,目前住宅防雷设施防护总有效率一般只有80%左右,而且住宅防雷设施的设计也未考虑对建成后屋顶太阳能热水器的防护。因此,如不采取积极、科学、有效的防雷安全措施,改变目前的安装方式,轻则导致热水器和家用电器烧毁,重则将出现爆炸、火灾或人员伤亡等。更为严重的是某些热水器安装说明书上特别注明的所谓防雷措施是完全错误的,若照此安装将造成更大的防雷安全隐患。
      相关专家指出,太阳能热水器的安装应该考虑防雷。如何有效避雷呢?首先,太阳能热水器必须与建筑物防雷网连接,比如要安装在避雷针保护范围之内,太阳能热水器顶部应至少低于建筑物最高避雷小针或避雷带60-150厘米,并与针、带保持1-3米左右的安全距离等。假设太阳能热水器可安装到楼层的侧面,岂不是既能满足楼层内所有住户的安装和使用要求,又能有效防雷?
      为了太阳能热水器这个产业持续、健康、稳定的发展,发明人张玉贵潜心在太阳能热水器的结构上进行研究,在一些大中城市中,由于建筑楼层较高,住户较多,现有的太阳能热水器只能安装在楼层顶部,楼层顶部的空间有限不能满足楼层内大部分住户的安装和使用要求。为了让太阳能热水器的安装更加安全、更加便利,面对这样的隐患,张玉贵在规范太阳能热水器安装使用的基础上,使产品的技术升级,做了大量更加深入的工作,发明了一种挂壁式太阳能热水器,阻止了太阳能热水器存在的安全隐患与安装麻烦影响其市场前景的情况发生。      
      这种实用新型挂壁式太阳能热水器的结构包括固定设置在墙体内侧的贮水罐,在贮水罐的上部设置有排气管,在贮水罐的下部连接有导流水管,导流水管穿过墙体与固定设置在墙体外侧的支架上的过桥水罐相连接,过桥水罐与固定设置在支架上的若干真空加热管相连接,在贮水罐、导流水管以及过桥水罐内部都分别设置有保温层。在所述的贮水罐内还设置有电加热管。
      实用新型挂壁式太阳能热水器的优点是可以很方便地设置在楼层的侧面,满足楼层内所有住户的安装和使用要求,由于贮水罐固定设置在墙体内侧,可以减轻对外侧墙体的压力,使热水器在安装和使用过程中更加安全,有效防止了危险事故发生,在阴天或者太阳光照射不充足的时候,可以通过设置在贮水罐内的电加热管对贮水罐内的水进行加热,满足住户的日常用水需求。
      由于在贮水罐内还设置有电加热管,确切地说,该专利产品应该叫做挂壁式太阳能电热水器。现在市场上人们所使用的热水器一种是太阳能热水器,一种是电热水器,两种热水器虽都有各自的优点,给洗浴带来方便,但同时也各有不足之处。首先太阳能热水器受安装位置所限必须装在建筑物的顶层,如果是多层建筑则楼顶面积不足以满足所有用户的安装需求,阴雨天或冬天阳光不足时,太阳能热水器也很难一如既往地供能供热。电热水器的不足是显而易见的,那就是消耗电能,不符合低碳生活的要求且成本高。该专利产品有效地克服了上诉两种热水器的不足,既不受空间位置限制,多层建筑家家可装,一般日照时间3-4个小时就可以了,若阳光不足则可以用电加热管加热。传统电热水器存在一些不安定因素,稍有不慎甚至会导致漏电短路等事故。该专利产品可在旁安装一台变压器,用48伏电压进行加热,因为本实用新型热水器的贮水罐内置在房间内,故打开电源即可加热(此时相当于一个独立的电热水器),可谓两手准备,后顾无忧。
太阳能热水器市场潜力巨大
      由于全球变暖带来的影响日益明显,大部分国家对节能减排的重要性和迫切性形成共识,太阳能热水器由于其显著的节能减排效果,在很多国家得到政府的扶持和鼓励。我国具有非常丰富的太阳能资源,太阳能年辐照总量每平方米超过5000兆焦耳,年日照时数超过2200小时以上的地区约占国土面积的2/3以上。这是太阳能产业发展最为有利的外在客观条件。
      我国的能源需求在不断增长、石化能源消耗带来的环境压力在不断加剧,新能源和可再生能源的开发利用必将越来越受到重视。据测算,使用1平方米太阳能热水器,相当于每年节约120公斤煤。我国也开始大力倡导发展太阳能这样的可再生能源。在政策法规方面,《循环经济法》、《节约能源法》、《可再生能源法》以及《可再生能源十一五规划》等在推动我国太阳能热水器商业化、产业化进程中起到了重要的指导作用,提供了太阳能热水器产业化的发展动力和政策保障。
      尤其是财政部、住房和城乡建设部同时发布的《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》、《加快推进农村地区可再生能源建筑应用的实施方案》两个政策文件。第一个文件,则是在各地政府相继出台太阳能热水器鼓励政策的基础上,更好地推动可再生能源在建筑领域的大规模应用,推动太阳能热水器由农村及城郊外围市场走进城市市场,由地方政策层面上升到国家政策层面;第二个文件,则是为了在农村地区加快推进可再生能源建筑应用,对推动农村太阳能热水器市场也具有重要意义。
      根据上述各国政府对新能源和环保产业的支持力度,特别是对太阳能热水器行业的支持,太阳能热水器行业前景可期。据中国五金制品协会统计,目前中国城市家庭中,57.4% 拥有燃气热水器,31.3% 拥有电热水器,拥有太阳能热水器的只有7.6%,但在城市家庭的购买预期调查中,三者的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%,太阳能热水器的比例将大幅度增长,开始成为燃气、电热产品的重要竞争对手。同时,太阳热水器以其环保、经济和能源可再生性越来越受到城区和边远地区的青睐,太阳能将迎来高速发展的黄金时期。相对于城市来说,农村太阳能市场基本是从零开始,目前存在90%以上的市场空白,太阳能在农村的潜在发展空间巨大。太阳能热水器在西部欠发达区域的普及率不到3%,在发达地区的普及率在7%-10%之间。而在广大农村地区,太阳能热水器市场刚刚起步。从国家推行新能源的角度看,太阳能热水器行业也拥有光明的前景。
      目前,我国共有太阳能热水器生产企业5000余家。其中具有一定规模的太阳能热水器企业1000余家,销售收入达到5000万元的太阳能热水器企业有100多家,销售收入在5000万元到1亿元之间的企业有30多家,销售收入超过亿元的企业有10多家。太阳能热水器已基本实现了商业化,形成原材料加工、产品开发制造、工程设计和营销服务的产业体系,同时带动了玻璃、金属、保温材料和真空设备等相关行业的发展,成为一个产业规模迅速扩大的新兴产业,尤其是我国自主创新的真空管热管技术,技术水平居于世界领先地位。同时真空管热水器以其优良的性能,低廉的价格,出口亚洲、欧洲、非洲等几十个国家。
      近几年,太阳能热水器市场容量逐年增长,年增长率达到20%-30%。专家分析:到2015年,全国住宅用太阳能热水器的普及率将达到20%-30%,将达到约2.32亿平方米的拥有量,年平均增长率为17%;我国太阳能热水器的保有量将超过5亿平方米,每年增长速度近30%。国务院发展研究中心市场经济研究所调查认为:未来5年我国对太阳能热水器的需求量将达1500多万台,太阳能热水器的市场潜力非常大。可以设想,假以时日这种实用新型挂壁式太阳能热水器若能得到产业化生产推广,其产生的社会与经济效益将不可估量!
新能源的技术创新效益显著
      目前我国市场上还未出现与该专利技术和产品挂壁式太阳能热水器类似的技术和产品。该专利技术成熟,实施无任何壁垒,预计在今后的市场上该专利技术和产品将会面临与多种技术和产品竞争的局面。一般来说,市场竞争环境可以分为四种形式,即完全垄断、寡头垄断、垄断竞争和完全竞争。根据市场的特征判断,该项目属于垄断竞争市场,而且随着专利技术和产品市场占有率的提高,其相应的类似技术和仿制技术也会出现,这种垄断竞争的趋势也将越发明显。
      “挂壁式太阳能热水器”专利技术产品除上述技术特点外,还具备如下几个方面的竞争优势:该项目为专利产品,受法律保护,在市场上有长期独有性;在技术性能和功效上,该专利产品远优于目前市场同类产品;该技术成熟度高,因此缩短了试制时间,产品一旦进入市场很容易被社会所接受,节省了大量的前期投入费用;有明确的目标市场,项目实施容易、投资回报率高;无原材料供应的障碍,生产工艺通用性强;项目不违反相关政策。
      大量数据与事实证明,该专利产品挂壁式太阳能热水器上市后将具有一定程度上的垄断性和替代性。就目前国内市场需求及市场容量而言,正是缺少有同等效果的品牌项目。项目的推广符合国家可持续发展战略,特别是其发明思路上具有前瞻性,这种特性,不仅满足了社会需求,同时也为企业创造了经济效益。随着市场的逐步认同,“挂壁式太阳能热水器”的潜在市场需求量还会进一步增加,它的出现将为市场增添新的品种,并且在其特殊优势的带动下,将具有非常大的理论意义和实用价值。
      “挂壁式太阳能热水器” 技术产品在国内市场上目前还属于相对空白状态,再加之本项目定位准确,设计合理,凭借其市场、定位、竞争等优势,其前景看好。从上述观点不难看出: “挂壁式太阳能热水器”专利的研发对于目前市场需求来说是必须的; “挂壁式太阳能热水器”的市场很广阔,对投资人而言,收益的大小取决于投资人的生产能力和市场拓展能力;“挂壁式太阳能热水器”拥有广阔的发展空间,值得去做。
      市场竞争是客观存在的,而且竞争环境也在不断的变化之中,一个新产品在进入市场后要获得市场的普遍认可必然要拥有创新技术。该专利产品在进入市场初期,在销售渠道、产品知名度上会占据优势地位,且受国家《知识产权法》的保护,可以在一定程度上防止专利产品推出市场后其他厂家对其进行仿冒。
      节能减排,是功在当代、利在千秋的事业。国务院印发的发展改革委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案 》,明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。《方案》指出,“十一五”期间,中国主要污染物排放总量减少10%,到2010年,二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,化学需氧量(COD)由1414万吨减少到1273万吨。在这个大前提下,与新能源相关的企业更应加强创新管理,以科技打造品牌核心竞争力。注重加强科技工作的领导,密切关注市场需求,调整产品结构,使公司生存和发展空间得到进一步拓展。以新产品的开发为重点,研制新产品,扩展新市场,不断增强产品的市场竞争力;创造条件引进先进设备和技术,在生产工艺上追求高技术高起点,通过现代化经营管理,使企业成为技术领先、质量过硬、管理高效的现代公司制企业。
      “从发展趋势看,加快新能源研发和利用是必由之路,”中国可再生能源学会常委理事马学禄认为,整体能源规划必须加快推进新能源的发展。当前绿色经济在全球方兴未艾,我国在能源技术革命和制度创新方面更不能落后,前者会形成新标准,后者会形成新规则,当务之急是必须以国际眼光、前瞻性地进行规划,有效引领新能源产业的发展。一些专家建议,发展我国新能源产业,最关键的是通过加大科研投入,促进关键技术突破并推动产业化;同时应瞄准市场,在大规模推广应用上取得切实进展。发明人张玉贵所研制的挂壁式太阳能热水器突破了多层楼房住户安装太阳能热水器楼顶面积不足与安全避雷问题,也用电加热管解决了太阳光照不足时的热水器使用问题,这个专利技术产品将促进新能源产业成为下一轮经济发展新引擎的关键因素,一方面政府给与了相应的鼓励政策,使市场主体通过开发利用新能源有利可图,提供了持续有效的市场需求,使新能源企业有动力进一步降低成本,扩大规模,形成良性循环;另一方面,太阳能使用的技术创新将扩大终端消费,社会与经济效益双丰收,通过大力倡导绿色消费和综合运用各种政策手段,引导和支持市场消费,让更安全、安装更方便的挂壁式太阳能热水器走进千家万户,百姓用得安全,用得好。
 
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