高寒型太阳能热水系统设计改进

2018-12-07路灵薛明波

商品与质量 2018年45期

路灵薛明波

皇明太阳能股份有限公司山东德州 253000

国家工信部出台了《关于促进太阳能热水器行业健康发展的指导意见》,指导意见提出提升技术与装备水平、推动产品结构调整、加大市场拓展力度、健全售后服务体系等七项任务。目前，我国城乡居民对洗浴热水的需求增长迅猛，在农村地区和中小城市，太阳能热水器也已经成为提高人民生活质量、全面建设小康社会的重要手段。随着社会的发展，人民生活水平的提高，消费者的消费观也发生了微妙的变化，价格不再是左右消费的绝对因素，质量的好坏，产品的人性化以及服务满意程度已成为消费时的主要考量。

给予以上需求，本文针对太阳能热水系统在高寒区域冬季使用问题进行分析和改进设计。

1 面临的问题

高寒区域（如东北、北疆、内蒙古等）冬季气温-20℃以下，常规太阳能热水系统在冬季使用过程中会有一定的问题。通过对东北区域的实地调查，走访黑吉辽及内蒙古寒冷区域部分经销商和用户，目前产品存在冬天不好用的问题，

（1）真空管漏水，东北区域销售的产品有热管和真空管式两种，使用真空管走水式热水器时，连续阴雪低温天气可能直接导致真空管内的水结冰，涨破真空管，导致破损，给用户带来损失；真空管内走水，如果用户操作不当白天上水，就有可能炸管，漏水。使用热管热水器时，真空管内不走水，由于热管结构不合理，高温密封帽在长期使用后，受内管里热空气压力，会沿着热管运动，时间长了会裂，进而水箱内的水就会渗入进入真空管内，冬季就会出现结冰、炸管等一系列问题。

（2）热水量不够，容量偏小，不能满足用户大水量要求。

（3）冬季时间长，积雪较厚，整个冬天积雪不会融化，热水器在楼顶，有可能被积雪覆盖，影响集热效果，造成水不热。

（4）管路冻堵的现象比较严重；防冻带着火等。危机到用户人身和财产安全问题。

2 解决措施

根据市场调研结果，需要开发一款大容量的，支腿加高的太阳能热水系统，满足用户冬天用热水需求。而且要系统化设计，标准化安装。

（1）开发大容量太阳能热水器，容量为主推280L、360L，满足冬天用户对热水的需求。

（2）支腿加高，热水器的支撑面加高加厚处理，高于屋面35cm,集热器角度加大，集热器上积雪容易滑落，减少冬季积雪对产品集热性能的影响。

（3）集成自动阀+热纳传感器+溢流管，三重防护，防止漏水，用水更安全。集成自动阀浮子材料改进设计，原来浮球阀浮子为塑料材料，空心结构，使用时间长了由于塑料的呼吸作用里面容易进水，进水后重力增加，拉力减少，浮球阀阀芯不能关闭，上水不止，改为汽车油箱里使用的橡塑发泡材质，实心结构，吸水率极低，耐高温，此方案理论上可以解决浮球进水问题。

（4）热管组件+盲管，盲管跟胶圈密封，胶圈处温度降低，有效解决水箱管口胶圈老化而导致漏水问题。用现有58管胶圈，加盲管，保证与现有水箱的通用性。

目前，市场上关于水箱和热管组件密封结构装置有不少，但是结构都挺复杂，比如：在水箱安装螺纹件利用螺纹连接将热管组件和水箱密封，这样长时间使用不能保证其密封性。在水箱口安装的密封胶圈直接和热管接触容易造成高温老化现象，制作不易且成本较高，在制作密封件时工艺过于复杂，所用材料过多使得成本加大。市场上还有的直接就是用密封胶圈连接水箱和热管组件，这样虽然成低，但是密封性太差，需要频繁更换密封胶圈，多次更换就会使得成本加大，而且没有安全保障，可能会经常漏水。

新结构的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于水箱和热管组件密封连接的装置，解决了热管组件和密封胶圈直接接触的问题，简单实用，安装方便，不仅具有良好的密封效果，更具有良好导热性和散热性，有效缓解了高温老化问题，同时增加了密封胶圈的使用寿命。

工作原理为：首先将密封胶塞4固定在真空管5口处，热管3、密封胶塞4、固定真空管5组成热管组件。然后利用工装将盲管2放入水箱真空管孔处，与真空管胶圈1紧密结合，注意安装到位，盲管扩口处外壁紧贴真空管胶圈1，把热管组件3口插到盲管2内，使热管端进入盲管2涂有导热硅脂的部分内，密封胶塞4紧贴盲管2扩口处内壁。该装置使得热管组件3和真空管胶圈1不直接接触，将热管组件3插入盲管2内，盲管2和真空管胶圈1接触，温度会有所降低，真空管胶圈1不易高温老化，而且真空管胶圈1和水箱内胆固定，保证了密封胶圈4不会出现移动，增强密封效果。

有益效果：（1）在盲管内部涂上具有高导热性和散热性的导热硅脂，解决了热管组件和真空管胶圈直接接触的问题，有效缓解了高温老化问题，同时增加了真空管胶圈的使用寿命；（2）盲管利用特定的工装配合密封帽内部的螺纹，将盲管准确的放入水箱热管口中，简单方便、密封效果好。

烟道保温，去掉防冻带，铝风管或者铁皮外壳代替铝箔，铝箔长期空晒等因素容易脱落，影响管路保温性能。解决管路冻堵问题，冬季使用更安全。

烟道保温安装规范：（1）保温管采用三层保温管，保温层厚度为60mm，保温层外面应用铝风管或铁皮进行防护。（2）保温管应伸进烟道，尾端做成喇叭口状，使烟道中的热气能够顺利进入保温管内部。（3）在防脱模块下端加装排气孔，排气孔弯曲向上，上部竖直安装一直径100mm的无动力风帽。无动力风帽通过特制支架与水箱支架进行固定。此方案理论解决管路冻堵问题，实际效果需要进一步判定测试。