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高层住宅太阳能热水系统分析

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《中国住宅设施杂志》2014年第七期

1太阳能间接加热半集中式热水系统的组成

(1)集热器:太阳能集热器是太阳能热水器的关键部位,是吸收太阳能辐射热并向载热质传递的装置,设置于住宅楼屋顶。通常选用管板式的集热器,集热器之间可以并联、串联或混联,但必须保证循环流量的均匀分布。(2)集热水箱:集热水箱是储存热水或其它载热质的蓄热设备,以保证热水供应的稳定性。集热水箱较大,设置于住宅楼屋顶太阳能设备间内,水箱内设电加热器,作为太阳能主要辅助热源。(3)储热水箱:小型储热水箱安装于各户卫生间或厨房内,水箱内设电加热器,用户可自己根据实际情况设定温度,当储水箱温度达不到设定温度时电加热自动启动,到达设定温度电加热自动停止。(4)热水循环泵:为热水系统冷热水循环提供动力。(5)连接管道:使集热器、集热水箱、储热水箱和循环水泵形成一共完整的循环系统。(6)辅助部件:包括控制柜、水位计、温控装置、仪表、电磁阀等保证热水系统控制、运行的部件。

2太阳能间接加热半集中式热水系统的特点

太阳能集热系统收集到的热量后通过循环系统将热量集中存储于集热水箱,待需要时将热水通过载热质输送到用户,通过设于户内卫生间或厨房内的储热水箱二次换热,将热量传递给分户储热水箱内的自来水,供用户使用,保证供水水质安全。热水系统采用强制循环、间接加热方式加热,系统采用集中采热、分户供热的方式,有效降低总体使用成本低廉;储热水箱出水温度可调,保证用水舒适性。集热器、集热水箱及循环控制设备集中安装在屋顶,便于物业统一管理和维护。

3太阳能间接加热半集中式热水系统的运行原理

热水系统是太阳能加热系统和辅助热源加热系统相结合而成。系统可以实现全年全天候热水供应,满足住宅的热水用水需求。典型的住宅楼太阳能间接加热半集中式热水系统的原理图如图1。(1)系统的运行控制常见的运行控制方式有定温控制、温差控制、光电控制、定时器控制四种,本系统采用温差强制循环加热控制方式。以图1为例,温度传感器将集热器出口温度T1、集热水箱温度T2、供水管道温度T3传递给微电脑控制器。当T1-T3>8℃时,控制器发出控制信号,启动热水循环泵,系统开始循环,不断地将集热器产生的热量置换到集热水箱、储热水箱,这是一个反复循环的过程,随着水箱内热水温度不断提高,T1与T3之间温差越来越小,直至T1-T3<2℃时,微电脑控制器发出控制信号,关闭热水循环泵。当阳光照射不足时,太阳能集热水箱5℃<T2<40℃时,热水循环泵关闭,用户开启电辅助加热。(2)管路防冻控制太阳能热水系统在冬季温度可能低于0°C的低区使用时,需要考虑防冻控制。本系统主要采用的方式是循环式防冻。以图1为例,太阳能部分采用温差强制循环的加热方式,在热媒回水管上设置有温度传感器,即当T1的值小于10℃时,防冻功能开启,太阳能集热水箱内置电加热器启动加热,同时集热系统循环泵开启。在太阳能热水系统非使用时段,通过泄水阀排空防冻。(3)过热保护当太阳能系统长时间不用时,集热水箱内的热水或载热质温度会发生过热,容易产生烫伤甚至沸腾;过热保护分为水箱过热保护和集热器过热保护。以图1为例,在天气情况良好的情况下,集热水箱、储热水箱内热水能在较短的时间内升至要求温度,若此时用水量很少,水箱内水仍会通过热水循环泵循环并加热持续升温,当集热水箱温度T2>75℃时,微电脑控制器停止循环加热,使太阳能系统不再实行温差循环集热。当水箱水温T2<70℃时,温差循环重新启动运行。集热器过热保护:当集热器上的温度T1>180℃时,循环泵开启,通过水箱中的水给集热器降温,防止干烧降低集热器寿命。

4太阳能间接加热半集中式热水系统的注意事项

(1)太阳能热水系统应安全可靠,系统中所使用电器设备应有剩余电流保护、接地和断电等安全措施,并应采取防冻、防结露、防过热、防雷、抗雹、抗风、抗震等技术措施。(2)太阳能集热器应有防止热水渗透的安全保障设施;集热器支架应与建筑物预埋件牢固连接,并应设置防止太阳能集水器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施。(3)系统初次运行前应先冲洗集热水箱、集热器及系统管路内部,再向系统内充填载热质。(4)集热水箱内液压水位控制阀中浮球采用金属或耐温高于100%%dC的其他材质浮球。(5)储热水箱内置加热系统必须带有保证使用安全的装置。(6)集热水箱优先选用食品级不锈钢内胆制作,水箱及连接管道应做好保温措施。

5结语

太阳能的利用是能源发展的战略性课题。本文所述的强制循环太阳能间接加热半集中式热水系统已经进过实践证明切实可行,解决了当下高层住宅太阳能热水系统中出现的一些突出问题,满足现在高层住宅对太阳能热水系统的要求。

作者:郭建涛单位:河北建研建筑设计有限公司

中国住宅设施杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次