瑞士太陽能熱利用之行

2018年9月，筆者去瑞士Rapperswil參加了國際能源署太陽能供熱制冷實施協議第57研究任務(IEA-SHC Task 57)專家會議和國際太陽能標準化委員會(ISO/TC 180)2018年年會，并考察了一家真空平板集熱器生產企業üü瑞士TVP公司。

IEA-SHC Task 57專家會議

IEA-SHC Task 57于2016年設立，名稱為“太陽能標準與認證”，其下設有3個子課題，分別是：子課題A“啟動全球太陽能認證網絡(GSCN)的運作”；子課題B“改進測試程序，對ISO的支持和輸入”；子課題C“關于ISO標準和最先進的認證計劃的促進和能力建設”。筆者參與了子課題B的工作。

IEA-SHC Task 57于2018年年底結題，在本次會議上，負責人Jan Erik Nielsen通報了任務的完成情況及下一步將進行的課題。

筆者參與的子課題B小組主要是將中國的幾個與熱水器相關的標準GB/T 19141-2011《家用太陽能熱水系統技術條件》、NB/T 34033-2016《家用太陽能熱水器支架標準》、JG/T493-2016《建筑用光熱構件通用技術要求》推介到該任務，后續將向國際太陽能標準化委員會推介。

此次會議初步確定下一個課題任務的題目為“全球太陽能熱利用市場開發的質量保證”。

圖1 參加IEA-SHC Task 57會議人員合影

國際太陽能標準化委員會2018年年會

此次年會筆者參加了2個分會，一個是WG3工作組會議，另一個是ISO/TC 180全體會議。目前ISO/TC 180共設2個分技術委員會(SC)和3個工作組，其中，分技術委員會SC1主要是制定與太陽能相關的氣候測量和數據的國際標準；分技術委員會SC4主要制定與太陽能系統熱性能、可靠性和耐久性有關的標準；工作組WG1主要制定國際標準中的太陽能術語；工作組WG3主要制定集熱器部件和材料方面的國際標準；工作組WG4主要制定集熱器方面的國際標準。來自中國標準化研究院等單位的專家目前擔任分技術委員會SC4和工作組WG3的技術領導職務。我國專家已在技術委員會內牽頭制定了2項ISO國際標準，并正在牽頭開展另外2項ISO國際標準的制定與修訂工作。

1)本次WG3工作組會議主要是介紹由北京啟迪清潔能源科技有限公司承擔的ISO 22975-4《太陽能集熱器部件第4部分：玻璃材料的耐久性與性能》。去年會議上已經介紹過該標準的草稿，根據上次會議專家提出的意見，今年重點補充了耐久性的相關內容。經與北京工業大學材料學院田英良教授討論后認為，耐熱沖擊是影響玻璃耐久性最重要的參數。于是，殷志強教授在市場上購買了鈉鈣玻璃(80 mm×80 mm×5 mm)，并由秦皇島某公司進行精磨邊；山東龍光天旭公司提供了硼硅玻璃3.3玻璃管，李德堅老師、李本華專程去諸城將該玻璃管加工成符合要求的玻璃管(長150 mm、直徑58 mm、烤口)，并利用田英良教授實驗室的退火爐，對玻璃管先行實施退火(560 ℃，30 min)，消除了硼硅玻璃3.3玻璃管兩端口的應力；最終，田英良教授在他的實驗室與其研究生共同完成了不同溫差下鈉鈣玻璃和3.3玻璃管的耐熱沖擊試驗，具體結果如表1、表2所示。

表1 硼硅玻璃3.3玻璃管耐熱沖擊情況

表2 鈉鈣玻璃耐熱沖擊情況

圖2 硼硅玻璃3.3玻璃管退火前偏光儀影像

圖3 硼硅玻璃3.3玻璃管退火后偏光儀影像

圖4 硼硅玻璃3.3玻璃管耐熱沖擊試驗

圖5 鈉鈣玻璃平片耐熱沖擊試驗后

與會專家對我們所做的工作表示了認同。我們在充分研究、吸收各方意見的基礎上，正在積極推進ISO國際標準提案的立項申請工作。

中國建筑科學研究院的鄭瑞澄研究員介紹了她主筆的ISO 22975-5《太陽能集熱器部件第5部分：保溫材料的耐久性與性能》。該標準已完成國際標準草案(DIS)稿的投票，將進入最終版國際標準草案(FDIS稿)。該標準討論的熱點主要集中在保溫材料的種類上，經過與與會代表的協商討論，一致同意在標準第一項范圍內寫入“本標準適用于各種類型的保溫材料”。

針對ISO 22975-3《太陽能集熱器部件第3部分：吸收涂層的耐久性與性能》，瑞士SPF檢測中心的Mihaela Dudita博士作了《環境對無蓋板集熱器涂層的影響》的報告。

2)在ISO/TC 180全體會議上，各分組組長匯報了各組的會議紀要，國際標準化組織技術顧問介紹了標準相關規則的變化情況及新增的資助計劃等，前ISO/TC 180主席Ken Guthrie介紹了ISO 9806-2017標準的實施、應用、調查情況，德國斯圖加特大學的Stephan Fisher介紹了他承接的IEC/TC 117中關于太陽能熱發電真空管的標準制定情況。

圖6 參加ISO/TC 180會議代表合影

考察TVP公司情況

9月17日，筆者赴日內瓦考察了TVP公司，該公司的首席技術官Vittorio Palmieri和主管銷售的副總裁Gilbert Farina接待了筆者。

TVP是一家生產真空平板集熱器的公司，總部設在日內瓦，在意大利有年產12萬m2的生產線。該公司于2009年解決了玻璃-金屬密封問題，并于2012年獲得了“Intersolar最佳太陽能中溫集熱器”獎項。

圖7 TVP真空平板集熱器示意圖

該公司在全球已申請了11項專利，核心技術是吸氣劑及玻璃-金屬封接。吸氣劑主要是非蒸散型吸氣劑(NEG)，可實現在工作過程中的不斷激活，激活溫度為250 ℃左右。在吸氣劑支架上還有一個蒸散型吸氣劑，用作真空度顯示劑，當真空度低于10-1Pa時，表示需更換集熱器。非蒸散型吸氣劑的數量經過了嚴格的計算，以確保集熱器的使用壽命。該公司還擁有無機/柔性玻璃/金屬密封專利。

真空平板集熱器的吸熱板芯為鋁基材；集熱器邊框形狀經特殊設計，有一定彈性；集熱器的承重為10 t/m2，最大運行壓力為16 bar。

TVP公司在科威特安裝了近200 m2的集熱器用于空調，工作溫度為150 ℃左右，并實時監控其運行情況，已運行2年，實測數據與設計數據基本一致。

對于TVP公司未來的合作規劃，該公司的負責人表示，希望在全球建設3～5個工廠，在中國找到唯一的合作伙伴，在中國獨資或合資建廠，年產量達120萬m2；希望能向他推薦中國做區域供熱的公司；TVP正在進行C輪融資(1億美元)，希望能在中國找到一個增值的合作伙伴，投資500萬～1000萬美元；希望能在中國找到工業合作伙伴，幫助其擴大在中國的生產能力；若在中國建廠，希望能在中國采購吸熱板芯、鋼化超白玻璃(厚度4 mm或5 mm)、金屬背板。

致謝：感謝北京啟迪清潔能源科技有限公司文輝、李旭光與趙娟的指導與幫助。