平板太陽能集熱器（以下簡稱“平板集熱器”）接收太陽輻射最多、技術最成熟、成本最低廉和不需跟蹤的特點契合了太陽能分散性強、能流密度低和不穩(wěn)定的特性，是解決人類最大量的低中溫熱能消耗的最有效的器件之一，其堅固可靠的板狀結(jié)構(gòu)便于與建筑結(jié)合，其成為太陽能熱利用賴以支撐的技術和硬件。

（圖片源于網(wǎng)絡）

　　國家已明確將太陽能光熱利用納入“十三五”發(fā)展規(guī)劃，8億平方米保有量的目標給行業(yè)提供了絕佳機遇，但面對行業(yè)存在的創(chuàng)新驅(qū)動乏力，技術發(fā)展停滯不前，特別是平板集熱器低價競爭嚴重、質(zhì)量壽命難以保證的局面，共同思考平板集熱器技術發(fā)展路線，先謀后戰(zhàn)，夯實太陽能熱利用的技術和產(chǎn)業(yè)基礎，就是一個刻不容緩的課題。

1平板集熱器問題的剖析

1.1平板集熱器的水霧現(xiàn)象

　　平板集熱器是太陽能熱利用行業(yè)最有成效的產(chǎn)品之一，特別是在發(fā)達國家，其熱工理論和產(chǎn)品評價方法趨于完善，產(chǎn)品構(gòu)成材料、抗內(nèi)部高溫高壓影響和吸熱板結(jié)構(gòu)都有很大進步，市場應用份額高達90%。但抗雨水滲透存在不足，作為集熱器的圍護腔體存在不同程度的滲水、吸潮和排濕不好等情況。一個最普遍最直觀的表象就是水霧，如圖1、圖2和圖3所示。

水霧是什么？為什么會有水霧？怎么去除水霧？由表及里，追本溯源，探究平板集熱器根本性的問題。 

　　人們經(jīng)常在居室窗戶上見到水霧，這是室內(nèi)水汽遇到冰冷的玻璃凝結(jié)為水珠后的結(jié)果，從機理上講是玻璃溫度低于水汽分壓所對應的飽和溫度（稱為露點溫度）時出現(xiàn)的凝結(jié)現(xiàn)象（結(jié)露），所以寒冷天氣或者早晚最為多見。其原因都是房間空氣里有水分。濕度大水分多，濕度小水分少，當氣溫18℃，相對濕度40%時，含濕量（d）為5g/kg（干空氣）；而相對濕度80%時，含濕量為11g/kg 

（干空氣），可見含濕量增加了1倍。

　　平板集熱器有水霧也是同樣的道理，平板集熱器腔體內(nèi)的水分在封裝時，含有水分的空氣，更多的是含有平衡水分（它是材料與一定狀態(tài)下的空氣相接觸所能達到的極限含水量，以毛織物為例，相對濕度40%時，平衡水分（X）是11kg/100kg；而相對濕度80%時，平衡水分（X）是20kg/100kg， 

含濕量增加了1倍。）的保溫材料，如玻纖棉，這些稱之為殘余水分的水帶進來的。

　　以一片2000×1000×90mm的平板工程機為例粗略計算，相對濕度大概40%時，空氣帶進1g水，保溫材料帶進4g水，總計5g水；相對濕度80%時，水達到10g。在太陽照射平板集熱器時，平板集熱器實際上就是一個溫室型輻射干燥器，腔體內(nèi)的空氣狀態(tài)變了，平衡水分值會降低，高于此值的水分就會釋放出來，成為過熱水汽，這時是看不到的，這些水汽也會有一些從不密閉的縫隙中排出，剩下的在無日照后，玻璃冷卻下來，到了露點，就顯露出來，便能看見水霧。

1.2平板集熱器水霧的實質(zhì)

　　水霧是人們對平板集熱器好壞的最直觀印象，也是平板集熱器最令人頭痛的事情。其實，水霧只是一個表象，它存在的實質(zhì)是說明平板集熱器的腔體內(nèi)有水，不會因日照蒸發(fā)而消失。

分析這些水分，有三個來源：

殘余水分：集熱腔體內(nèi)的材料（特別是絕熱材料）因與環(huán)境濕度平衡后所吸收的平衡水分在被封裝時帶入腔體內(nèi)，在潮濕地區(qū)（如我國的兩廣和江浙地區(qū)）此種殘余水分會更多，而在干燥地區(qū)（如我國的西北和內(nèi)蒙古）相對就會好一些。

滲入水分：因集熱腔體的不密閉而由外部滲入的水分，如雨水，特別是狂風暴雨的時候。

返潮水分：在潮濕環(huán)境下因內(nèi)外濕度差（外部濕度大，內(nèi)部濕度小）形成的內(nèi)部材料吸濕而產(chǎn)生的水分增加，實際也是為平衡濕度而形成的平衡水分。

　　圖3平板集熱器陣列位于甘肅省金昌市金川區(qū)，里面的片片平板集熱器都存在大面積水霧。這些平板集熱器是南方某廠家生產(chǎn)的，殘余的平衡水分自然高些，歸根結(jié)底，終究都是水分惹的禍。

1.3平板集熱器中水分的危害

　　削弱太陽輻射：腔體里的水蒸發(fā)后在平板集熱器的透明蓋層（玻璃）上凝結(jié)為水霧，透過率會受影響，接收到的太陽輻射能量就會削弱，也加大了頂部空氣夾層的對流熱損失。

　　絕熱受潮：絕熱材料多為多孔物質(zhì)，容易吸濕。水的導熱系數(shù)為空氣的25倍，冰的導熱系數(shù)更大。材料吸濕后濕分占據(jù)了原被空氣充滿的部分氣孔空間，研究表明，導熱系數(shù)為0.03W/M·K的絕熱材料，吸取1%的水分后導熱系數(shù)增加25%，以后會成倍增加。

　　吸收表面衰退：研究表明，吸收表面在鹽霧實驗中會產(chǎn)生不同程度的腐蝕，不同吸收表面的耐鹽霧試驗的能力也有差別，高質(zhì)量的黑鉻涂層能耐達到120小時，而輻射特性特別好的藍鈦涂層甚至只有6個小時；作為非專業(yè)的用戶也有自已直接使用的觀察和經(jīng)驗。有的企業(yè)生產(chǎn)的藍膜陽臺平板集熱器在內(nèi)蒙古庫存一個冬季后，即發(fā)現(xiàn)吸收表面出現(xiàn)白斑。這里摘貼幾個代表性圖片，如圖4所示。 

2結(jié)語 

　　水霧現(xiàn)象及其帶來的問題是嚴重的，這是外因和內(nèi)因疊加的結(jié)果，外因是環(huán)境的陰晴雨雪，狂風暴雨，溫濕度的高低變化，大氣中有害物質(zhì)，特別是PM2.5和細塵的侵襲，使平板集熱器腔體內(nèi)部在不同程度上成為了酸堿鹽霧侵襲的對象；內(nèi)因要從平板集熱器自身的結(jié)構(gòu)和材料去尋找。平板集熱器是太陽能領域的主導產(chǎn)品之一，水霧的出現(xiàn)，嚴重影響了平板集熱器的熱性能和壽命。

　　最終發(fā)現(xiàn)，影響水霧內(nèi)因主要是保溫材料含水吸濕過大、產(chǎn)品密閉不嚴和排氣效果差等三個方面。這些問題還需要行業(yè)專家與生產(chǎn)廠家共同去攻克技術上的難關，更好地解決平板集熱器的水霧及腐蝕問題，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的平板太陽能產(chǎn)品，以回饋廣大的用戶。