太陽(yáng)能玻璃真空管是中國(guó)人在新能源探索與實(shí)踐中的驕傲。它成就了中國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)，我們只用了十年時(shí)間就建立起了世界太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)體系，走完了西方發(fā)達(dá)國(guó)家需要30年甚至60年才能走完的工業(yè)化之路。所有這些成功，我們不得不感謝太陽(yáng)能玻璃真空管。
為解決“過(guò)熱問(wèn)題”用過(guò)的方法
試看一下，我們現(xiàn)在都用了什么辦法試圖去解決因太陽(yáng)能真空管的高溫而產(chǎn)生的過(guò)熱問(wèn)題。
辦法1：系統(tǒng)非承壓：
開(kāi)口系統(tǒng)，這是我們大多傳統(tǒng)真空管式太陽(yáng)能的結(jié)構(gòu)，有一根直通大氣，當(dāng)太陽(yáng)能過(guò)多時(shí)，也就是太陽(yáng)能超過(guò)100℃，水箱里的水“開(kāi)鍋”，排出蒸汽散熱。
但這種系統(tǒng)存在的問(wèn)題為：
A.降低了系統(tǒng)的舒適性。非承壓的系統(tǒng)會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)因水壓不均衡而造成的水溫波動(dòng)問(wèn)題；
B.降低了熱水器的適用范圍：這種熱水器只能安裝于更高處；
C.沒(méi)有徹底解決“過(guò)熱”問(wèn)題，當(dāng)熱水器斷水時(shí)，系統(tǒng)仍會(huì)出過(guò)熱問(wèn)題。
辦法2：承壓系統(tǒng)采用T/P閥：
T/P閥，即溫度/壓力安全閥，該閥的功能是當(dāng)溫度超過(guò)或壓力超過(guò)設(shè)定的域值時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)，在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中，一般域值溫度為99℃，壓力0.6MPa。
當(dāng)前，絕大多數(shù)承壓太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)將該閥安裝在水箱上，做為真空管式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)防“過(guò)熱”的主要手段。
T/P閥是實(shí)現(xiàn)真空管式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)防“過(guò)熱”的成本較低的可行手段，但這種可行性是有兩個(gè)前提條件的：一是該太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)不能斷水，顯然這一點(diǎn)是難以做到絕對(duì)的可靠，系統(tǒng)內(nèi)缺水是有可能發(fā)生的(房屋長(zhǎng)時(shí)間空置是要斷開(kāi)水路)；二是該太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)要求集熱器的熱量能夠可靠的轉(zhuǎn)移到水箱內(nèi)。
當(dāng)前承壓型的真空管式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要為兩類(lèi)，一類(lèi)為自然循環(huán)式的，另一類(lèi)為強(qiáng)制循環(huán)式的。自然循環(huán)式系統(tǒng)的可以相對(duì)可靠的將集熱器的熱量轉(zhuǎn)移到水箱內(nèi)，但這種系統(tǒng)安裝與應(yīng)用非常受限，一般只能屋頂或陽(yáng)臺(tái)安裝。強(qiáng)制循環(huán)的真空管式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是很難較好的保證集熱器的熱量可靠的轉(zhuǎn)移到水箱去，傳感器、控制器、循環(huán)泵等故障均會(huì)造成集熱器的熱量無(wú)法轉(zhuǎn)移到水箱。
辦法3：遮陽(yáng)措施：
在系統(tǒng)可能過(guò)熱時(shí)，去人為遮陽(yáng)或被動(dòng)自動(dòng)遮陽(yáng)。遮陽(yáng)即為在集熱器的表面用一覆蓋物檔住陽(yáng)光，防止真空管繼續(xù)吸熱，以防止太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)“過(guò)熱”一種為人為遮陽(yáng)，在長(zhǎng)期不用時(shí)，人為采取措施將太陽(yáng)能集熱器上面的陽(yáng)光遮擋，這種方式給消費(fèi)者帶來(lái)不安全感與麻煩。
另一種被動(dòng)自動(dòng)遮陽(yáng)，當(dāng)感知太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)溫度過(guò)高進(jìn)，遮陽(yáng)機(jī)構(gòu)自動(dòng)運(yùn)行，遮住陽(yáng)光，這方式的可靠性不高，遮陽(yáng)機(jī)構(gòu)的故障不能保證不發(fā)生。
辦法4：改進(jìn)太陽(yáng)能真空玻璃管，使之具有低溫區(qū)仍具有高效吸熱的性能，高溫區(qū)具有較差的吸熱性能：
這種方法在技術(shù)實(shí)現(xiàn)有一定的難度，迄今為止還沒(méi)有成功過(guò)，主要是降低了高溫區(qū)的性能，隨之而來(lái)的高溫區(qū)性能下被下降。
研究人員試圖在真空管的內(nèi)表面涂覆可變色的的涂層，低溫時(shí)，該膜具有好的吸熱特性，高溫時(shí)，該膜顏色變淺，吸熱性能變差。但可惜的是這種類(lèi)型的涂層的壽命無(wú)法保證長(zhǎng)效。
另一種方法研究人員試圖在雙玻璃層內(nèi)添加某種物質(zhì)，使之在低溫時(shí)具有極低的蒸氣壓，而在溫度較高時(shí)，具有較高的蒸氣壓，即在高溫區(qū)時(shí)雙玻璃管內(nèi)真空度下降，從而增加真空管在高溫區(qū)的散熱效果，但這種方式難點(diǎn)在于，第一這種物質(zhì)比較難以尋找到，第二真空管在工作時(shí)，內(nèi)表面溫度高，外層管溫度較低，物質(zhì)蒸發(fā)后會(huì)冷凝在外表面上，造成真空管失效。
解決“過(guò)熱”未來(lái)之路
換一個(gè)角度思考問(wèn)題。我們都知道有一個(gè)現(xiàn)象：內(nèi)陸地區(qū)，尤其是沙漠地區(qū)，晝夜溫差極大，就象我國(guó)的新疆“早穿皮襖午穿紗，圍著火爐吃西瓜”；而在沿海地區(qū)，晝夜溫差相對(duì)較小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象原因是地表的“熱容”不同，沙漠地區(qū)地表的“熱容”較小，貯存太陽(yáng)能熱的能力較差，有太陽(yáng)，溫度上升就快，沒(méi)太陽(yáng)，溫度下降也快，造成晝夜溫差較大；而沒(méi)海地區(qū)，地表的“熱容”相對(duì)較大，升降溫均比較慢，晝夜溫差也相對(duì)較小。
同樣的道理，如果增加太陽(yáng)能真空管的熱容，也會(huì)降低太陽(yáng)能真空管的z*高溫度。
太陽(yáng)能雖然不具有連續(xù)性和可控性，但太陽(yáng)會(huì)早上升起，傍晚落下，日復(fù)一日，年復(fù)一年，重復(fù)著這一過(guò)程，這種規(guī)律可為我們實(shí)現(xiàn)降低太陽(yáng)能真空管z*高溫度提供了可能。
太陽(yáng)能在白天輻照強(qiáng)度接近一個(gè)正態(tài)分布曲線(xiàn)，太陽(yáng)光輻射較強(qiáng)的是從上午9點(diǎn)到下午4點(diǎn)，z*強(qiáng)主要出現(xiàn)在正午11點(diǎn)~15點(diǎn)間，太陽(yáng)能真空管的z*高溫度也出現(xiàn)在這一時(shí)間段，如果有一個(gè)辦法可以增加太陽(yáng)能真空管內(nèi)的熱容，使太陽(yáng)能真空管能夠熬過(guò)正午11點(diǎn)~15點(diǎn)間，15點(diǎn)以后太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度已經(jīng)不足，太陽(yáng)能真空管內(nèi)的溫度也就不至于上升過(guò)高。
所以增加太陽(yáng)能真空管內(nèi)的熱容是可能降低真空管的瞬時(shí)高溫。但以這種方法能夠成功實(shí)現(xiàn)降低真空管的瞬時(shí)高溫還需要兩個(gè)條件：一為太陽(yáng)能真空管內(nèi)的熱容必然足夠大；二為每天早上太陽(yáng)真空管內(nèi)的熱量要處于比較低的水平，也就是說(shuō)晚上太陽(yáng)能真空管要散去足夠多的能量，為第二天接受新的太陽(yáng)能準(zhǔn)備好空間余量。
這種方法帶來(lái)的一個(gè)缺點(diǎn)為：晚上太陽(yáng)能真空管需要散去一定的熱量。在這里，我們很有必要討論一下這個(gè)缺點(diǎn)是否可以被接受。換句話(huà)說(shuō)，在太陽(yáng)能熱水應(yīng)用領(lǐng)域，我們到底應(yīng)該如何利用太陽(yáng)能，因?yàn)楝F(xiàn)行的行業(yè)內(nèi)的能效標(biāo)準(zhǔn)有可能會(huì)誤導(dǎo)太陽(yáng)能熱水領(lǐng)域的發(fā)展。
