高層住宅太陽能熱水系統分析范文

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《中國住宅設施雜志》2014年第七期

1太陽能間接加熱半集中式熱水系統的組成

（1）集熱器：太陽能集熱器是太陽能熱水器的關鍵部位，是吸收太陽能輻射熱并向載熱質傳遞的裝置，設置于住宅樓屋頂。通常選用管板式的集熱器，集熱器之間可以并聯、串聯或混聯，但必須保證循環流量的均勻分布。（2）集熱水箱：集熱水箱是儲存熱水或其它載熱質的蓄熱設備，以保證熱水供應的穩定性。集熱水箱較大，設置于住宅樓屋頂太陽能設備間內，水箱內設電加熱器，作為太陽能主要輔助熱源。（3）儲熱水箱：小型儲熱水箱安裝于各戶衛生間或廚房內，水箱內設電加熱器，用戶可自己根據實際情況設定溫度，當儲水箱溫度達不到設定溫度時電加熱自動啟動，到達設定溫度電加熱自動停止。（4）熱水循環泵：為熱水系統冷熱水循環提供動力。（5）連接管道：使集熱器、集熱水箱、儲熱水箱和循環水泵形成一共完整的循環系統。（6）輔助部件：包括控制柜、水位計、溫控裝置、儀表、電磁閥等保證熱水系統控制、運行的部件。

2太陽能間接加熱半集中式熱水系統的特點

太陽能集熱系統收集到的熱量后通過循環系統將熱量集中存儲于集熱水箱，待需要時將熱水通過載熱質輸送到用戶，通過設于戶內衛生間或廚房內的儲熱水箱二次換熱，將熱量傳遞給分戶儲熱水箱內的自來水，供用戶使用，保證供水水質安全。熱水系統采用強制循環、間接加熱方式加熱，系統采用集中采熱、分戶供熱的方式，有效降低總體使用成本低廉；儲熱水箱出水溫度可調，保證用水舒適性。集熱器、集熱水箱及循環控制設備集中安裝在屋頂，便于物業統一管理和維護。

3太陽能間接加熱半集中式熱水系統的運行原理

熱水系統是太陽能加熱系統和輔助熱源加熱系統相結合而成。系統可以實現全年全天候熱水供應，滿足住宅的熱水用水需求。典型的住宅樓太陽能間接加熱半集中式熱水系統的原理圖如圖1。（1）系統的運行控制常見的運行控制方式有定溫控制、溫差控制、光電控制、定時器控制四種，本系統采用溫差強制循環加熱控制方式。以圖1為例，溫度傳感器將集熱器出口溫度T1、集熱水箱溫度T2、供水管道溫度T3傳遞給微電腦控制器。當T1－T3＞8℃時，控制器發出控制信號，啟動熱水循環泵，系統開始循環，不斷地將集熱器產生的熱量置換到集熱水箱、儲熱水箱，這是一個反復循環的過程，隨著水箱內熱水溫度不斷提高，T1與T3之間溫差越來越小，直至T1－T3＜2℃時，微電腦控制器發出控制信號，關閉熱水循環泵。當陽光照射不足時，太陽能集熱水箱5℃＜T2＜40℃時，熱水循環泵關閉，用戶開啟電輔助加熱。（2）管路防凍控制太陽能熱水系統在冬季溫度可能低于0°C的低區使用時，需要考慮防凍控制。本系統主要采用的方式是循環式防凍。以圖1為例，太陽能部分采用溫差強制循環的加熱方式，在熱媒回水管上設置有溫度傳感器，即當T1的值小于10℃時，防凍功能開啟，太陽能集熱水箱內置電加熱器啟動加熱，同時集熱系統循環泵開啟。在太陽能熱水系統非使用時段，通過泄水閥排空防凍。（3）過熱保護當太陽能系統長時間不用時，集熱水箱內的熱水或載熱質溫度會發生過熱，容易產生燙傷甚至沸騰；過熱保護分為水箱過熱保護和集熱器過熱保護。以圖1為例，在天氣情況良好的情況下，集熱水箱、儲熱水箱內熱水能在較短的時間內升至要求溫度，若此時用水量很少，水箱內水仍會通過熱水循環泵循環并加熱持續升溫，當集熱水箱溫度T2＞75℃時，微電腦控制器停止循環加熱，使太陽能系統不再實行溫差循環集熱。當水箱水溫T2＜70℃時，溫差循環重新啟動運行。集熱器過熱保護：當集熱器上的溫度T1＞180℃時，循環泵開啟，通過水箱中的水給集熱器降溫，防止干燒降低集熱器壽命。

4太陽能間接加熱半集中式熱水系統的注意事項

（1）太陽能熱水系統應安全可靠，系統中所使用電器設備應有剩余電流保護、接地和斷電等安全措施，并應采取防凍、防結露、防過熱、防雷、抗雹、抗風、抗震等技術措施。（2）太陽能集熱器應有防止熱水滲透的安全保障設施；集熱器支架應與建筑物預埋件牢固連接，并應設置防止太陽能集水器損壞后部件墜落傷人的安全防護設施。（3）系統初次運行前應先沖洗集熱水箱、集熱器及系統管路內部，再向系統內充填載熱質。（4）集熱水箱內液壓水位控制閥中浮球采用金屬或耐溫高于100%%dC的其他材質浮球。（5）儲熱水箱內置加熱系統必須帶有保證使用安全的裝置。（6）集熱水箱優先選用食品級不銹鋼內膽制作，水箱及連接管道應做好保溫措施。

5結語

太陽能的利用是能源發展的戰略性課題。本文所述的強制循環太陽能間接加熱半集中式熱水系統已經進過實踐證明切實可行，解決了當下高層住宅太陽能熱水系統中出現的一些突出問題，滿足現在高層住宅對太陽能熱水系統的要求。

作者：郭建濤單位：河北建研建筑設計有限公司