做太阳能必备知识

太阳能集热工程必备知识

近来石油价格飞涨，煤炭资源紧张，宾馆、洗浴中心的成本费用越来越高，由于环保意识的强化，有识之士、精明老板逐渐把目光投向了太阳能的利用。作者通过近7年来北京邮电大学、华油三中、铁道部四方车辆厂、青岛海尔新材料公司、青岛水晶之恋洗浴中心、威海教师之家、大同煤矿、山东新汶煤矿、徐州、大连、四平、哈尔滨、酒泉、大理、拉萨、合肥、鄂州、桂林等地大型集热工程的设计安装，总结如下，以便与客户及同行交流。

一、太阳能热水工程的一般形式和优缺点：

1、分体式强制循环型：

真空管集热器通过管道与储水箱相连，根据太阳能真空管的水温与水箱的水温之差，用循环泵使太阳能真空管的水与水箱的水进行强制热交换。即太阳能真空管的水温高于水箱水温5度—10度时，循环泵工作，将水箱的水抽到太阳能真空管集热器底部，集热器上部的热水从而顶入水箱；当太阳能真空管的热水与水箱水温基本平衡（≤2度）时，循环泵停止工作，这样不断提高水箱的水温。这种方式热效率高，水箱提温快，但需要增加循环泵的费用。

有的用户采用定温出水式，即当太阳能集热器的水温高于设定值1时，向集热器供自来水，将集热器的热水顶入水箱，当太阳能集热器的水温低于设定值2时，停止供水。这种办法好处是成本低，但要随季节不同调整设定值，不太方便。

有的用户将上述两种方法结合起来,即水满后,再温差循环,这样做的好处是水箱初水温较高;但弊端是阴雨天需修改调数据,这是很麻烦的.

2、联体式自然循环型：

真空管集热器直接与水箱相连，太阳能真空管的水温升高时热水进水箱上部，温度较低的水入真空管，这样周而复始，提高水箱水温。成本虽然较低，但是效率差.有的用户采用家用太阳能热水器串联成排组合法,虽安装简单,但不利于随时取热水,安装时各水箱还需在同一水平位置，困难较大。另外,成本并不低.这种方法只适合600升以下的热水小工程.

二、对全自动控制柜功能的一般要求：

1、自动检测并控制水箱的水位，因为水箱的水温一般大于63℃，传感器容易长水垢，因此水位传感器必须具有防水垢功能；

2、自动检测太阳能集热器和水箱的水温，并能自动测算出两水温之差；

3、自动测量水箱的水温，并能控制辅助加热器的开、关；

4、自动测量可能结冰的管道温度，能自动防止结冰；

5、自动防止电加热器干烧；

6、精度达千分之一的温控恒温出水功能；

7、上述任何功能都可做定时控制，每天可定时10次以上；

8、漏电时在0.1秒内能够自动切断电源；功率大于设计值时能够自动切断电源；

9、以上任何功能在断电状态下可做到长达一年以上的记忆；

10、功率电器（大于2KW）控制部件必须是3C认证、名牌产品。

三、太阳能集热工程一般计算方法：

1、真空管数量的计算：

真空管集热器（ø47）10根可作为1平方米的集热面积，在一般光照下每天可产生45℃--65℃的热水90千克。如果每天要用热水X吨，太阳能集热器真空管的根数为Y，那么Y=（1000X÷90）×10。例如需要8吨热水，那么Y=（1000×8÷90）×10=888（根）

2、辅助电加热功率的计算：

①当阴雨天无光照时，需要热水，可通过电辅助加热的办法，其功率大小的运算如下：一般情况下按每吨水5千瓦计算。例如8吨水需8×5=40千瓦。尽量采用三相电供电.大于10KW的电加热器若采用单相电,极易使供电线路偏相而跳闸断电.

②电加热导线的直径的计算方法( 铜线)：一般每平方3安培。例如42千瓦（三相电）需要16平方的导线。公式：S（平方数）=P（功率）÷3（三相电）÷220（相电压）÷3（每安培平方数）。铝线及导线过长应适当增加直径。

③防漏电的措施：

a、电加热的水箱必须可靠接地，即使潮湿的地面，地线角铁必须打入2米以下。干燥的地面得4米以下，接触潮湿土壤为准。有的人想用避雷线代替地线，这是绝对不允许的，其做法是，导致引雷，且不能防漏电。但可以用大楼的主地线代替（可以从大楼的配电柜中找）。

b、全自动控制柜里面应安装国家3C认证的名牌漏电断路器。

c、另外，采用加长纯塑料热水出水管道（8米以上PPR或PEX等管），也是提高安全系数的办法。

3、循环泵、电磁阀的选购方法：

①循环泵应在估算每天循环次数和水箱总量的基础上计算出流量，根据流量计算和扬程去选循环泵。一般功率200E—3000W之间。或询问循环泵供应商，大于1KW应采用三相供电。

②电磁阀：一般应采用220V交流电压，20W-60W瓦的功率，这样可防止电压波动带来的危害，直径可取ø20—32mm。电磁阀一般无漏电之虑。

四、工程造价的计算方法：

1、按真空管的面积计算：一般每平方米1600—1900元左右。

2、按每日产热水（45℃以上）每吨按1.5—2.8万元左右。

五、管道防冻的方法：

1、定温控制伴热带的供电，当管道温度低于某值时（例如4℃，不要低于0℃再动作，这样费电），给紧贴管道外壁的伴热带通电加温；当管道的温度到达另一值时（例如12℃，可根据实际调整），伴热带断电。伴热带功率的计算方法：宽8mm－20MM，每米15瓦—30瓦，10米可达200瓦，采用0.5平方的电线即可，如果宽度大于8mm，每米的功率大于20瓦。伴热带越长功率越大。

2、定温控制循环泵，使管道的水和水箱的水进行热交换，提高管道温度，防止结冰。如果全自动控制柜设计合理，集热器与水箱进行热交换的循环泵可以同时担任防冻循环泵。

六、水路设计注意以下规律：

1、同一容器，热水向上移动，冷水向下移动－自然循环；

2、同一管道水总要保持同一个水平面－水往低处流；

3、同一管道中气体总要到最高处，注意使水中气体有泄放孔－气向高处跑；

4、自来水的压力一般大于热水的压力（水箱水的压力计算方法：水深10米可作为一个大气压计算。而自来水的压力一般可达4个大气压）－不易混水；

5、存在虹吸现象－绕过障碍物；

6、同一管道中，直径大的流速慢，直径小的流速快－流量相同。

七、恒温出水的办法：

采用高精度定温控制仪表，精度应达到千分之一（铂金传感器），避免造成烫伤，常见仪表温度值误差达±2度（热敏电阻传感器），可达4度误差，假设设定42℃，误差是4度，放水温度值是46℃，很容易造成烫伤。设定上限水温，高于某水温值时加入自来水使水温下降，达另一值时停止加水。

总之，只要采用科学的态度设计安装太阳能热水工程，会达到成功的目的。但核心是要寻找可靠的全自动控制柜，重点是水箱水位传感器具有防水垢功能，而正确安装全自动控制柜，必须在认真读懂使用说明书的条件下，去施工，防止出错。