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(shù)最成熟、成本最低廉和不需跟蹤的特點(diǎn)契合了太陽能分散性強(qiáng)、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?zé)崮芟牡淖钣行У钠骷唬鋱?jiān)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(shù)和硬件。
（圖片源于網(wǎng)絡(luò)）
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(biāo)給行業(yè)提供了絕佳機(jī)遇，但面對(duì)行業(yè)存在的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)乏力，技術(shù)發(fā)展停滯不前，特別是平板集熱器低價(jià)競爭嚴(yán)重、質(zhì)量壽命難以保證的局面，共同思考平板集熱器技術(shù)發(fā)展路線，先謀后戰(zhàn)，夯實(shí)太陽能熱利用的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，就是一個(gè)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(dá)國家，其熱工理論和產(chǎn)品評(píng)價(jià)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(jìn)步，市場應(yīng)用份額高達(dá)90%。但抗雨水滲透存在不足，作為集熱器的圍護(hù)腔體存在不同程度的滲水、吸潮和排濕不好等情況。一個(gè)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(huì)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(jī)理上講是玻璃溫度低于水汽分壓所對(duì)應(yīng)的飽和溫度（稱為露點(diǎn)溫度）時(shí)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(dāng)氣溫18℃，相對(duì)濕度40%時(shí)，含濕量（d）為5g/kg（干空氣）；而相對(duì)濕度80%時(shí)，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(shí)，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(dá)到的極限含水量，以毛織物為例，相對(duì)濕度40%時(shí)，平衡水分（X）是11kg/100kg；而相對(duì)濕度80%時(shí)，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(jìn)來的。
以一片2000×1000×90mm的平板工程機(jī)為例粗略計(jì)算，相對(duì)濕度大概40%時(shí)，空氣帶進(jìn)1g水，保溫材料帶進(jìn)4g水，總計(jì)5g水；相對(duì)濕度80%時(shí)，水達(dá)到10g。在太陽照射平板集熱器時(shí)，平板集熱器實(shí)際上就是一個(gè)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(huì)降低，高于此值的水分就會(huì)釋放出來，成為過熱水汽，這時(shí)是看不到的，這些水汽也會(huì)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(diǎn)，就顯露出來，便能看見水霧。
1.2平板集熱器水霧的實(shí)質(zhì)
水霧是人們對(duì)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(shí)，水霧只是一個(gè)表象，它存在的實(shí)質(zhì)是說明平板集熱器的腔體內(nèi)有水，不會(huì)因日照蒸發(fā)而消失。
分析這些水分，有三個(gè)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(shí)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(huì)更多，而在干燥地區(qū)（如我國的西北和內(nèi)蒙古）相對(duì)就會(huì)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(fēng)暴雨的時(shí)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(shí)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(huì)受影響，接收到的太陽輻射能量就會(huì)削弱，也加大了頂部空氣夾層的對(duì)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(dǎo)熱系數(shù)為空氣的25倍，冰的導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)為0.03W/M·K的絕熱材料，吸取1%的水分后導(dǎo)熱系數(shù)增加25%，以后會(huì)成倍增加。
吸收表面衰退：研究表明，吸收表面在鹽霧實(shí)驗(yàn)中會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕，不同吸收表面的耐鹽霧試驗(yàn)的能力也有差別，高質(zhì)量的黑鉻涂層能耐達(dá)到120小時(shí)，而輻射特性特別好的藍(lán)鈦涂層甚至只有6個(gè)小時(shí)；作為非專業(yè)的用戶也有自已直接使用的觀察和經(jīng)驗(yàn)。有的企業(yè)生產(chǎn)的藍(lán)膜陽臺(tái)平板集熱器在內(nèi)蒙古庫存一個(gè)冬季后，即發(fā)現(xiàn)吸收表面出現(xiàn)白斑。這里摘貼幾個(gè)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(yán)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(fēng)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(xì)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(duì)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(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，水霧的出現(xiàn)，嚴(yán)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(yán)和排氣效果差等三個(gè)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(shù)上的難關(guān)，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。
