集中式、分户式太阳能热水系统对比分析

李燕霞

北京中天元工程设计有限责任公司

集中式、分户式太阳能热水系统对比分析

李燕霞

北京中天元工程设计有限责任公司

随着整个社会对节能的重视，太阳能作为极好的天然能源越来越被广泛应用在建筑行业中。本文对太阳能热水系统的几种形式做了一些对比分析可供参考交流。

太阳能；集中式；分户式

1 前言

太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。太阳能热水系统从安装和使用方式方面可分为集中式太阳能热水系统和分户式太阳能热水器两种形式。集中式太阳能热水系统安装和使用方式：集中安装、集中集热、集中辅热、集中供热；分户式太阳能热水器安装和使用方式：分户安装、分户集热、分户辅热、分户供热水。

2 集中式太阳能热水系统

集中式太阳能热水系统从集热器类型、水箱数量、循环方式、系统开闭形式、承压方式、自动化程度、供热形式等方面可以划分出多种工程方案。但以供热形式来区分可分为集中集热集中供热水系统和集中集热分户供热系统两大类。

2.1 集中集热集中供热水系统

该系统由太阳能集热器，集热水箱（储热水箱），管道配件，自动控制部分组成。集热器通过自然循环或强制循环加热水箱中的水，再由管道直接将热水送至用水点，因集热器面积或光照不足等原因导致得热量不足，可通过电加热装置或燃气加热装置补充。

这种系统的特点是：集热器在屋面集中放置，有利于建筑一体化设计；集热器在屋面放置不受楼间距影响，有利于采光以最大程度利用太阳能；用水点相对较少，楼层低，循环管路长；用水时间相对固定，可合理调整辅热工作时间；循环管路短，热损失在可接受范围内。

真空管集热器系统热效率虽然高，但故障率也高；热管、平板式集热器故障率低，但系统集热效率不高；这种系统形式需要专人管理、维护。

2.2 集中集热分户供热水系统

该系统的组成由太阳能集热器，平衡水箱，热水循环泵，管道配件，分户换热水箱，自动控制部分组成。集热器通过自然循环或强制循环加热水箱中的循环介质（导热油、防冻液、水等），通过循环泵由管道将循环介质送至用水点的换热水箱内，由换热器加热分户换水箱中的水，当循环介质加热的水温达不到使用要求其时，可通过水箱中的电加热装置补充。

该系统特点是：集热器楼顶集中放置，有利于建筑一体化设计；

集热器楼顶放置不受楼间距影响，采光好；介质换热，热效率低；

用水点相对较多，楼层多，循环管路长，不容易实现各层的压力均衡，热损失大（在保证全天候热水供应的情况下，一些系统的循环管道热损耗甚至会大于太阳能集热系统所产生的能量）；用水时间不固定，为保证全天候供水，以及补偿长距离循环管道的热损耗，辅助热源能耗高；白天储热水箱温度低时，用户用电对储热水箱中的水加热，若系统中循环介质的温度低于储热水箱中水的温度时，会带走储热水箱中的热量；真空管集热器系统热效率高，但故障率高，热管、平板式集热器故障率低，但系统集热效率不高；需要专人管理、维护，维护费用高；系统中公共系统的运行费用易与业主产生矛盾。

3 分户式太阳能热水系统类型

分户式太阳能热水器从结构形式方面可大致分为直插式、分体壁挂式太阳能热水器和构件式。

3.1 直插式

该系统由集热器，水箱，支架组成。水直接在集热管里面直接加热，通过热动力微循环将集热管内的热水储存到水箱中，供至水点。

该系统的特点是：成本低、热效率高；供水管路长，使用时需先放许多凉水，水量浪费大，冬季易冻管；由于水在集热玻璃管内，夏季易爆管；安装在楼顶，存在安全隐患且影响城市建筑美观；高层建筑不便安装使用。

3.2 分体壁挂式

该系统由室内水箱，室外集热器，介质连接管，安装支架组成。

集热器吸收太阳光的热量，首先加热U型铜管，然后加热铜管中的导热油或防冻液等“介质”，介质经循环管通过水箱内的换热器加热水箱中的水。

该系统的特点是：可以满足高层建筑安装要求；单独设立水箱，占室内空间；集热器通过导热油或防冻液循环进行热交换，热能散失大，热效率低；介质加热后挥发，必须定期（1-2年）填充一次，另外介质容易碳化和凝固，堵塞铜管；外置的集热器存在坠落隐患，且集热器安装需要角度，楼上一旦坠落物品容易击碎集热器真空管。

3.3 构建式

该系统由全玻璃真空集热管，不锈钢内胆，连接底座，结构框架，标准集热器，控制仪，辅助热源组成。太阳能集热时系统与大气相通，集热器吸收太阳光的热量，直接加热不锈钢内胆里面的水，因加热造成的水体积膨胀和蒸汽通过排水管道排出，集热效率高，安全可靠。用水时排气管道关闭，通过自来水压力供应热水，供水压力、温度恒定。可选择性配备不同的辅助热源（燃气壁挂炉、燃气热水器、电加热、电热水器等），阴雨天气的正常供应热水，室外管道采用专利防冻技术，配合电伴热可有效防冻，保证寒冷环境使用。

该系统的特点是：适合高层建筑安装；无水箱不占用室内空间；外形简洁美观，尺寸可调，可与不同建筑风格搭配，有助于良好的建筑立面形象；直热焓技术，热效率高；竖式安装，冬季热水温度更高；可选多种辅助热源，保证阴雨天使用；常态无压，承压使用；真空集热管有防爆设计，在真空集热管受到冲击破损的情况下，也不会有玻璃渣等破损碎片坠落，保证高层使用安全（当然更不会有热水漏出）；可建筑构件化，如做成阳台栏杆式太阳能热水器、窗式太阳能等，进一步提升与建筑外观的协调性；运行总重量较大，需在增加安装位置的荷载；与建筑集成度较高，必须在设计阶段就开始和项目整体考虑。

4 小结

集中式太阳能热水系统适用于宾馆、学校浴房、洗浴中心、职工浴室等集中环境中，不适用于住宅小区分户供水环境使用。直插式太阳能热水器适用于村镇级市场，楼层不能超过6层的建筑。分体壁挂式太阳能热水器能用于高层住宅建筑，但该技术本身存在一定的缺陷与不足，属于技术过渡产品。各种系统形式都各有利弊，在进行设计时，需结合建筑特点进行选择。

[1]东晨阳光太阳能热水器.《太阳能热水系统对比分析》.