本文由北京市新能源与可再生能源协会太阳能热利用专委会主任、北京市太阳能研究所高级工程师罗运俊先生撰写。罗老师今年已经84岁高龄，但仍积极进行太阳能热利用技术研究。本文中他对太阳能空气集热器技术和产品性能进行了分析，他提出太阳能空气系统技术比较可靠，经济可行，可应用到工业，干燥、采暖等方面，是应对当前抗击雾霾、治理大气污染的一项太阳能热利用技术，因此，建议国家有关部门加强对空气集热器的原理研发工作的支持，以技术进步为动力，不断拓展太阳能热利用应用领域和市场。
一、原理说明
1、太阳能热空气系统和太阳能热水系统同属太阳能热利用技术领域。工作原理一样，只是传热工质不同；一个工质是空气，另一个是水。
2、太阳能热空气系统（也有称之为太阳能干燥系统）和通常所说的空气能加热系统不是同类产品，工作原理也不一样；空气能加热系统是吸取空气中的能量并通过热泵进行加热的系统。
3、太阳能热空气系统性能好坏关键在于空气集热器的品质。
二、太阳能热空气系统和太阳能热水系统的比较
1、热性能不分上下，难分高低。据全国43家太阳能热水器企业达标产品统计：太阳能热水系统最高每平方米日获热量10.5MJ（其效率η=62%），最低为7.0MJ（相当于η=41.2%）。
2、太阳能热空气系统的优点是不消耗宝贵的水资源，是一种节水产品。
3、太阳能热空气系统在运行期间不会产生漏水故障同时在北方冬季也不存在冬季结冰所引起的冻坏设备现象。
4、太阳能热空气系统运行期间由于空气压力较小，比热水系统运行水压低很多，因此设备管路相对可采用较薄的材料，大大降低造价，估计可降低系统成本40-¬60%。
5、太阳能热空气系统的集热器出口温度一年四季无论是冬天或夏天，在华北地区日照正常情况下3月11日3小时，3月12日2小时，3月13日3小时均高于100℃。这样高的温度在我查到的教科书上均没有这样高。（这句话是什么意思呢？是不赞同这些数据？）
6、太阳能热空气系统的应用范围与热水器相比要广泛得多。例如用于加热地下原油管道（加热站）从35℃上升到60-70℃。据有关部门统计每年消耗在加热管道的耗油量约占输油量的4%。
三、太阳能热空气系统的试验数据
1、河北某公司“太阳能空气集热器”
2010年5月20日，国家太阳能热水器质量监督检验中心为河北某公司“太阳能空气集热器”出具的检验报告显示：该空气集热器在平均总辐照度为595W/㎡，平均温度为35.5℃，平均风速为1.09m/s时，空气平均进口温度为44.0℃，平均出口温度为68.0℃，该空气集热器平均瞬时效率为44.8%。
图1：国家太阳能热水器质量监督检验中心样品检测数据曲线
２、山西某公司“空气集热器”
图2：国家建筑材料工业建筑五金水暖产品质量监督检验测试中心的检验报告
㎡，平均环境温度为22.5℃，平均风速为1.1m/s时，空气平均进口温度为22.5℃，平均出口温度为50.4℃，该空气集热器平均瞬时效率为45.68%。
需要说明的是，河北某公司“太阳能空气集热器”是以平板作为吸热体的产品，后山西某公司“空气集热器”是以钢丝球为吸热体的产品，两种不同的吸热体，其热效率者相差8个百分点。根据北京市地方标准DB11/T460-2010“民用建筑太阳能热水系统应用技术规程”第10页，集热器的年平均集热效率，根据产品实际使用经验值宜为40%-50%，因此，太阳能空气集热器和热水集热器相比，空气集热器处在中间值，所以说，太阳能热空气系统和太阳能热水系统两种系统热性能不分上下，难分高低。
3、山西阳泉市平定县“三种太阳能空气集热器”
表1是2012年山西阳泉市平定县“三种太阳能空气集热器”的对比测试数据，测试时间为2012年7月23日，当天天气情况为晴转多云，环境温度27℃。
表1 ：三种太阳能空气集热器对比测试
图3：三种太阳能空气集热器出口温度度曲线
说明：以上三种不同的空气集热器同一天进行的对比试验，从图3和表1上均可以看出，三种产品在外壳尺寸、保温材料厚度，玻璃盖板材料厚均一样，而吸热体结构材料不一样，在自然对流加热情况下，出口温度各不一样。最好的是钢丝球，它比其他两种产品要高出4-7℃（中午更明显）。
4、北京某公司平房太阳能热空气采暖系统
2015年3月11日、3月12日及3月13日，北京某公司在北京市大兴区117.3㎡的平房太阳能热空气采暖系统的实测数据如下：
图4：北京南郊某公司平房建筑太阳能热空气采暖系统平面图
图5：2015年3月11日太阳能热空气采暖系统温度曲线
表2：2015年3月11日太阳能热空气采暖系统检测数据（全天晴天）
温度符号说明：T1 ：储热器后的热风温度；T2：室外环境温度； T3：空气集热器出口温度； T4：储热器前的热风温度；T5：回风（冷风）温度。
表3：2015年3月12日太阳能热空气采暖系统检测数据（多云转晴）
以上数据说明：空气集热器的出口温度在中午前后三四个小时达到100℃以上。图和表上所显示的温度数码是两位数，故只能显示99℃。经过查阅许多现在的太阳能教材，一般都写70℃左右，所以这个温度很高，很有更大的应用价值。而太阳能热水器一般为60℃（在特别情况下如真空管，两天闷晒可达100℃）。
注：闷晒是指让冷空气从下方进入集热器被太阳加热后，不向外界传递热量并加以应用，内部温度自然升高这一物理过程。如果有循环表示气体要流动，从下进，从上出，这现象叫自然循环。无论是水，还是空气有一个相同的现象，就是温度高，比重变轻就一定往上跑。如果无外力叫自然流动，若用水泵或风机推动则叫强廹流动。
四、结论和建议
1、太阳能热空气系统优势很多，具有巨大的潜在市场和开发商机。
2、太阳能热空气系统的研发，在我国尚处于酝酿初级阶段，关键是研发高品质的太阳能空气集热器是当务之急。若采用一些新技术新材料（如蜂窝材料）很可能将集热器出口温度提高到150到200℃的太阳能中温加热水平。
3、太阳能加热系统+净化系统可作为实用家庭电气设备用于千家万户，既可用于采暖也可用于消除雾霾PM2.5危害。
4、建议国家有关部门加强对空气集热器的原理研发工作的支持，欢迎企业研发该项目，为国民经济发展作贡献。
以上报告仅供参考，不当之处请指教。
