太阳能热水系统论文

太阳能热水系统论文

摘要：太阳能热水系统尽管千变万化，但万变不离其中。既要实现节能，充分利用太阳能资源，同时又要避免初期投资过大，或是后期维护管理困难。因此要结合建筑自身的特点，选用适合的太阳能热水系统；要了解各类太阳能产品的特性；在各类系统的日常运行中积累宝贵的实践经验，将太阳能热水应用做到更加方便、快捷、节能、环保。

前言

随着我国节能环保工作步伐的不断加快，可再生能源的开发利用越来越普及。广西大部分地区年太阳能辐照量均超过4200 MJ/㎡，太阳能系统被越来越多的应用在新建及改、扩建的各类需要供热水的建筑中。笔者以桂林地区为例，探讨一下工程实际中常用的几种太阳能热水系统，以及系统中关键设计参数的确定。

1 集中-分散式强制循环间接加热系统

1.1系统控制

（1）本系统采用自动温差控制，当集热器出口温度T1与集热水箱下部温度T2之差大于等于5～10℃时，循环泵P1启动；当T1与T2之差小于2～5℃时，循环泵P1关闭；当T2达到设定温度（推荐55℃）时，循环泵P1关闭。

（2）集热水箱至各户供热水箱采用自动温差控制，当集热水箱下部温度T2与循环回水管上温度T3之差大于5～10℃时，循环泵P2启动；当T2与T3之差小于2～5℃时，循环泵P2停止；

（3）各户户内设置温差控制器控制电磁阀的启闭，即：电磁阀F1为常闭状态，旁通电磁阀F2为常开状态。当热媒给水管温度T4与用户供热水箱温度T6之差大于5～10℃时，F1开启同时F2关闭，承压水箱内进行太阳能热媒循环间接加热；当T4与T6之差小于2～5℃时，F1关闭同时F2开启，停止加热。

（4）辅助加热控制：自动运行时，辅助加热装置当供热水箱温度T5低于设定温度时（推荐45℃）自动启动进行加热；当T5达到设定温度时（推荐55℃），辅助加热装置关闭，停止加热。辅热装置也可由用户根据实际情况采取手动控制。

1.2集热水箱容积V1的确定

1.3系统的优缺点

太阳能供热设备集中设置在屋面公共区域，方便管理维护。间接加热技术，可保证用户用水水质，避免长期运行后的水质污染。供热水箱分户设置，方便用户使用；在户内由分户水表、电表计量用水用电，便于管理；用户可选择电辅热或者燃气辅热，方便灵活。

1.4小结

目前，本系统常用在多层、小高层住宅热水系统设计中，避免了物业公司因安装太阳能热水系统可能造成的产权归属纠纷和投入运行后维护难的问题；对用户而言，在太阳能设备寿命期内，可以大大节省热水费用，用户仅需支付户内系统运转所需的少量电费即可（户内每套系统管道循环泵功率均在500W左右）。

2 集中式强制循环直接加热（辅助热源为空气源热泵）系统

（1）系统采用自动温差控制。当集热器温度T1与集热水箱下部温度T2之差高于5～10℃时，循环泵P1启动，当T1与T2之差低于2～5℃时，循环泵P1关闭。另当集热水箱下部设定温度T2达到设定温度（推荐55℃）时，循环泵P1关闭。

（2）当供热水箱下部温度T3低于设定温度时（推荐50℃），空气源热泵及其循环泵P2启动（全日制供水，若为定时供水，则为定时开启空气源热泵，其余同此控制），当供热水箱下部温度T3达到设定温度（推荐55℃）时，空气源热泵机组及其循环泵P2关闭。桂林地区最冷月平均气温5.8℃。当环境温度低于5.8℃，空气源热泵集成电辅热开启工作。

（3）热水供水泵P3全日/定时开启，采用全自动变频热水泵，或热水泵配置变频器及变频控制箱。由变频控制箱根据供水流量控制供水泵P3的运转，达到节能目的。

（4）当生活热水回水管温度T4>设定温度（推荐45℃）时，电磁阀M1关闭，系统不需要回水；当生活热水回水管温度T4<设定温度（45℃）时，电磁阀M1开启，系统回水至热水箱。

（5）过渡泵P4定温、定量将热水由集热水箱过渡至供热水箱。定温：根据太阳能辐照量显示器显示数据，由厂家安装调试控制温度值。定量：1/3～1/2有效容积，根据用户使用要求由厂家现场安装调试。

2.2集热水箱容积V1的确定

2.4.1优点

本系统适用于集中供热水规模较大的场所，热水供水水量、水压稳定。优先利用太阳能资源，其余不足热量由空气源热泵补充，空气源热泵以一定制热比例提供，（约为1：2.5-1：5.5），较好的实现了节能环保的目的。空气源热泵集成小功率电辅热，满足不利条件下用户的使用要求，避免因概率极低的低温天气，造成全套设备选型过大，加大初次投资。

2.4.2系统局限

直接加热供水系统，不适宜对水质要求较高的用户。系统内集热水箱与供热水箱之间的循环不可逆，造成一定程度上太阳能资源利用不充分。因系统自身特点，如需精确计量用水量，需在各用水点处直接装表计量，分散设置增加管理难度。

3 分散式自然循环直接加热系统

3.1系统设置

太阳能集热器与储热水箱可紧凑式布置，也可分体布置。分体布置时，储热水箱必须置于集热器上方，且在限定距离内。太阳能集热器与储热水箱可集中设置在公共平屋面上，也可设置在分户阳台或设备平台上，图2左图为不循环系统，右图为立管循环系统。

3.2系统的优缺点

3.2.1优点

分散系统一户一套，互不影响。供水系统简单，供水管道及配件

较少，损坏几率相对较小。户内管道泵可由用户自行选择运行方式（手动/自动）。

3.2.2缺点

若太阳能设备设置在屋面，则冷、热水立管数量较多，美观性略差，不适宜用于楼层过高或对外观要求较高的建筑；且要求此建筑有足够面积的公共平屋面。若太阳能设备设置在分户位置，需要阳台朝向合适，且有足够的面积安装。自然循环系统依靠冷、热水重力差进行热交换，循环换热效果略有不足（相对机械强制循环而言）。

4 结语

总之，太阳能热水系统尽管千变万化，但万变不离其中。既要实现节能，充分利用太阳能资源，同时又要避免初期投资过大，或是后期维护管理困难。因此要结合建筑自身的特点，选用适合的太阳能热水系统；要了解各类太阳能产品的特性；在各类系统的日常运行中积累宝贵的实践经验，将太阳能热水应用做到更加方便、快捷、节能、环保。

参考文献：

[1]GB50364-2005 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》.

[2]桂11TJ04 《太阳能热水系统建筑应用及一体化安装图集》.

[3]2007JSCS-S 《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇-给水排水（2007）》.