太阳能集成电辅热热水系统技术及应用

2012-04-10徐爱斌

城市建设理论研究 2012年6期

摘要：太阳能建筑的典型建筑类型在倡导绿色能源、可持续发展的今天，太阳能作为最经济、环保的能源之一，愈来愈受人们的重视。尽管太阳能热水系统的应用已有多年，然而直至目前仍存在诸多问题。最大的问题是在寒冷地区冬季太阳能效率低，不能正常提供热水。

关键词：绿色能源；节能；太阳能；电辅热；集中热水系统；应用

Abstract: the typical solar building building types in advocating green energy and sustainable development today, the solar energy as the most economic and environmental protection of one of the energy, by more and more people's attention. Although the application of solar hot water system for many years, but until now still has many problems. The biggest problem is in winter in cold regions, low efficiency of solar energy, not normal to provide hot water.

Keywords: green energy; Energy saving; Solar energy; Electric auxiliary heat. Focus on the hot water system; application

中图分类号：TU832 文献标识码：B 文章编号：T2012-03(03)-9030

1太阳能集成电辅热系统特点

（1）系统采用太阳能与辅助加热系统相结合的运行方式，能满足热水供应的要求，运行效果稳定可靠。

（2）采用独有的控制系统，实现定时、定温或定位上水；定温-温差联合集热循环；集热系统、自来水管道、供水管道的防冻保护；在系统的全自动、高精度控制以及远程监控方面真正为用户做到：减少人力资源浪费，降低运行费用和减少系统的初投资成本。

（3）系统集热循环采用“定温-温差”循环模式，一方面可以保证进入水箱的水均是具有一定温度的热水；另一方面可以大大降低辅助能源的浪费，减少运行费用支出。

（4）系统除垢，因太阳能热水系统长期处于高温运行状态很容易产生水垢，因此，在设备选择过程中应考虑除垢措施。

（5）全面的“定温-温差”集热循环、自动上水、水泵空转保护，让客户尽享太阳能的美妙。

2系统其他说明

2.1防冻措施

1)被动防冻一：在设计时就考虑系统的“防冻循环”功能，即，系统通过对循环管路最低温度点温度的探测，当水温低到设定温度时，防冻循环水泵开始启动将整个管路的水流动起来，以确保系统不结冻。

2)被动防冻二：系统所有管路采用50mm加厚聚乙烯套管或橡塑，将所有管路套好保温，同时保温外层采用铝板进行防护，以确保保温质量的良好。

3）主动防冻：采用电伴热带方式，当管道内水温接近设定温度（4℃）时，电伴热带自动启动，当水温升到设定温度（14℃）时，电伴热带自动停止。

2.2系统防风

太阳能集热器和支架均要求与屋面建筑可靠连接，要求按国家标准，能抵抗10级以上的风载。

2.3系统防雷

屋面太阳能集热器如果高出屋面避雷系统，应按国标GB50057的规定的要求增设避雷防雷措施。

3运行原理及功能介绍

系统功能及组成（图1）：由真空管联接式太阳能集热循环系统、防冻循环系统、自动补水系统、储热系统、控制系统和保温系统组合而成。

图1系统功能及组成

3.1集热循环控制

系统采用“温差”循环集热的模式，即：当集热器与储水箱温差大于设定“温度上限”时，泵启动循环；集热器与储水箱温差小于“温度下限”时，停止循环（目的：逐步提升水箱温度）。循环保护功能：集热循环启动一定时间后，仍达不到停止条件，强制停止循环；间隔一定时间后，在根据温度条件判断是否启动集热循环。

3.2上水控制

集热器上水: 当集热器温度大于“定温上水温度上限”，且水箱未满时，泵M1启动上水；当集热器温度小于设定 “温度下限”，或实际水位达到水满时，停止上水。

定温上水: 用户可以自行选择该模式,即当设定水箱温度大于 “定温上水温度上限”，且水箱未满时，电磁阀启动上水；当水箱温度小于“定温上水温度下限”，或实际水位达到水满时，停止上水。(功能选用)

定时上水:当系统到达定时时间后，如果实际水位低于设定水位，启动定时上水,定时上水启动后，直到实际水位达到设定水位，本次定时上水关闭但是，“上水工作时间”到达后，即使没达到设定水位，本次定时上水强制关闭。(功能选用)

强制补水:无论何种控制状态下，当水位低于20%时，控制器自动启动上水，将水位补至20%，实现下限液位保护。

定位上水: 用户可以自行选择该模式, 当“定位上水水位上限”小于或等于“定位上水水位下限”时, 定位上水无效。当实际水位低于 “定位上水水位下限”时启动上水，实际水位达到“定位上水水位上限”时，停止上水。

3.3防冻控制

防冻循环：当防冻点温度低于 “防冻循环管道温度下限”时，防冻循环泵启动；当防冻点温度大于“防冻循环管道温度上限”时，防冻循环泵停止。防冻循环启动一定时间后，仍达不到防冻循环关闭条件，强制停止防冻循环；间隔一定时间后，在根据温度条件判断是否启动防冻循环。

自来水定时防冻上水：当防冻点温度小于“防冻上水管道温度下限”时，可定时开启上水，“防冻上水上水时间”和“防冻上水间隔时间”可设定。

3.4供水控制

供水方式一：双管循环供水，其优点是：系统始终保持一定压力；使用前不需要放凉水，节约能源；缺点：供水管路必须一供一回，管路相对较复杂，热损失相对较大；供水方式二：单管恒压供水，其优点：管路简单，便于施工，管内压力相对恒定；缺点：用水前需要放冷水；。供水方式三：单管恒温供水，采用恒温混水器满足一定温度的供水室内不需要加混水阀再调节，优点：管网最简单，能达到恒温供水的目的；缺点：投资较大，使用前也需要放冷水；且适用于定时用水需求的单位。

3.5辅助加热

系统采用分户电加热辅助加热的技术，对用水终端用水进行二次辅助加热。即：当太阳能水温达不到使用要求时，电辅助系统自动启动加热，达到设定加热水温时停止；当太阳能水温达到使用要求时，可以不经过电热水器直接供应到用水点。这样可以节约能源、减少运行费用开支。并且根据用户的设置，系统还完全还可以实现定时定温加热功能，以满足用户的不同需求。

3.6工作方式选择

可选择在自动控制或手动控制或强制停止状态.

3.7供水计量方式

采用每户安装热水表计费的方式或采用每户安装刷卡系统，先充值后用水的方式。

4系统优缺点

4.1优点

1）集热器集中设置于屋面，采光性能好、利用率高。不影响整体建筑美观。

2）储热水箱分单元设置，可减短供水短路，降低热损失率。

3）系统运行稳定可靠，供水具有一定的压力和循环功能，确保用户能很快得到热水供应。

4.2 缺点

1）因属于直接加热系统，水垢产生几率较高，清理比较麻烦。

2）楼面上集热系统需要统一的物业管理，存在一定的费用分摊问题。