太陽能熱水工程

我們常在網(wǎng)上看到說太陽能熱水工程系統(tǒng)，那么，太陽能熱水工程系統(tǒng)一般分為哪幾個部分呢?一般又在整個系統(tǒng)工程中起到一些什么作用呢?

采集太陽輔射能量加熱熱水是太陽能熱水工程系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。以前北方的太陽能熱水工程系統(tǒng)的太陽能集熱器一般都采用多臺家用太陽能熱水器串并聯(lián)。但我們按其結(jié)構(gòu)形式不同一般分為平板集熱器、真空管集熱器、熱管真空管集熱器等多種形式。

由于太陽角在不同地方不同，集熱器需要更好的接受陽光，支架需要將太陽集熱器按當?shù)夭煌木暥劝惭b，所以要有支架支撐。支架基本上是用型鋼焊接而成，也有采用不銹鋼。支架必須堅固牢靠。

太陽能的利用受外界的影響較大，為保障其全天候的使用，當太陽能不能達到用水溫時就要采用輔助加熱的方法。我們常見的一些輔助加熱系統(tǒng)設(shè)備有電加熱、空氣能熱泵、各類鍋爐、煤氣加熱、燃煤等。

由于太陽能受天氣、地理等因素的影響，輻照不穩(wěn)定、不連續(xù)，瞬間能量較低，必須不斷的積累能量，所以要求必須配備保溫儲熱水箱。保溫儲熱水箱按其材料的不同一般有不銹鋼水箱鋼料水箱甚至水泥水箱，保溫材料一般采用聚胺脂發(fā)泡材料。但重要原則不能造成水質(zhì)的污染，保溫良好。

太陽能熱水工程必須按其不同的使用要求，來滿足用戶的需求，就是需要設(shè)計不同的運行方式來控制，水溫、水量、壓力、加熱的方式等，控制系統(tǒng)一般有手動控制和自動控制。

太陽能熱水工程系統(tǒng)在陽光的照射下，不斷地取得熱量，按其不同的運行方式進行熱循環(huán)，所以要在系統(tǒng)中安裝其管道、閥門、加壓循環(huán)泵組等，就形成了熱水工程的管路系統(tǒng)。系統(tǒng)管路選取，安裝的合理與否，及保溫的好壞將直接影響系統(tǒng)的熱效率。

太陽能熱水工程絕大部分都安裝在露天風(fēng)吹日曬，冷熱溫差大，為保證系統(tǒng)的正常使用，及一定使用壽命，必須對支架、管道等裸露部分進行防腐保溫。

一般情況下，太陽能熱水工程系統(tǒng)就是以上幾個重要組成部分，各個不同的公司所設(shè)計的熱水工程系統(tǒng)會有所不同，但這幾個主要部分都是必不可少的。

社會在不斷的發(fā)展，熱水文明的呼聲日漸高漲。人們的生活在不斷提高，對生活質(zhì)量有了更高的要求，熱水使人們健康生活不可缺少的部分，但是能源的大量消耗與人們對熱水的需求產(chǎn)生了矛盾，而太陽能工程的誕生解決了這一矛盾，太陽能工程投資相對成本低，對環(huán)境不會造成污染，是人們使用能源的最佳選擇，太陽能工程將給人們帶來健康的生活，推動時代文明的進步。

太陽能是取之不盡、用之不竭的自然能源，使用安全，方便無污染，隨著現(xiàn)代化工業(yè)、交通運輸業(yè)的發(fā)展，過多的開采和使用礦物燃料造成了對環(huán)境的污染，破壞了地球大氣層，在人類賴以生存的環(huán)境日益遭到破壞的今天，人們越來越多的重視研究和使用清潔衛(wèi)生的太陽能源，太陽能必將成為"未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

太陽能熱水工程客戶大多集中在集體或單位，熱水使用方式為集中用水，用水量較大。太陽能為無污染可再生能源，太陽能工程前景很可觀，投資回收率較高，設(shè)備折舊率較低，同時太陽能工程由于使用壽命較長無形中增加了物業(yè)的附加值，達到物業(yè)增值保值的目的，所以太陽能工程是企事業(yè)單位投資的理想項目。隨著人們環(huán)境保護意識的提高以及對太陽能使用的認可，太陽能工程必將迎來燦爛的明天。

太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能集熱器、管道循環(huán)系統(tǒng)、貯水箱、自動控制系統(tǒng)和輔助加熱系統(tǒng)五部分組成。太陽能熱水工程設(shè)計，太陽能與建筑一體化太陽能熱水工程。

集熱器是由X組集熱單元組成。

集熱裝置由連箱、尾托、支架、和玻璃真空太陽能集熱管組成。其中，連接箱內(nèi)膽及外殼用進口不銹鋼氬弧焊接制作，聚氨酯整體發(fā)泡保溫;支架采用國標角鋼(除銹、防銹)或用不銹鋼沖壓折彎而成，強度高;吸熱元件是全玻璃真空太陽能集熱管，它對太陽光的吸收率高達93%以上，紅外發(fā)射僅為6%(100℃)，抗直徑∮2.5cm的冰雹襲擊，空曬溫度高達270℃以上，壽命為15年以上。

管道采用鋁塑復(fù)合管或用國際鍍鋅鋼管，水質(zhì)清潔衛(wèi)生、耐腐蝕、耐高溫、不結(jié)垢、無結(jié)露、無毒、無味。管道采用聚乙烯保溫管或巖棉管保溫，外敷油氈、玻璃絲布，再刷防水漆，保溫效果好。(或用聚氨酯整體發(fā)泡鋁皮鐵皮防護)。

依據(jù)國家建筑標準02S101設(shè)計制作，采用裝配式鍍鋅鋼板水箱或用組合式不銹鋼水箱。無腐蝕、無污染、壽命長、強度高，用巖棉板或聚氨酯發(fā)泡保溫。

自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)由溫控儀、溫度傳感器、電磁閥、管道泵和水位顯示儀組成，其中溫控儀式全制式，溫度范圍0℃至100℃可自由設(shè)定。

根據(jù)設(shè)定的溫度可定成三路溫度控制:

A、集熱器上部(熱循環(huán)控制);

B、集熱器下部(防凍控制);

C、水箱(輔助電加熱器控制)。

水位顯示控制儀設(shè)定根據(jù):

A、水箱缺水下限控制電加熱不啟動

B、集熱器上部無水下限控制循環(huán)泵啟動

C、真空管意外炸裂報警及保護控制，全自動控制不須專人管理。

輔助加熱系統(tǒng)采用電加熱(也可用其他輔助熱源)，當陰雨天無陽光時可啟動輔助電加熱系統(tǒng)。電加熱是由太陽控制系統(tǒng)自動控制啟動，功率為XKW，當主水箱水溫低于水箱控制儀下限設(shè)定時1WDJ1斷開。LWDJ2閉合，ICX通電輔助電加熱器加熱，當水溫高于水箱溫控儀上限設(shè)定，1WDJ1閉合，中間斷電器IZJ斷電，ICX釋放，電加熱停止加熱。還可以采用燃氣設(shè)備加熱，卓益節(jié)能燃氣熱水機采用全自動智能恒溫控制模式，達到預(yù)定溫度后，水自動保溫，當水溫低于預(yù)設(shè)溫度時，系統(tǒng)會自動啟動循環(huán)加熱程序給浴水補償加溫，再次達到預(yù)設(shè)溫度后自動停止，讓使用水始終保持同一溫度。全自動化方便快捷，操作簡便。

強制循環(huán)的特點是貯水箱的位置不受集熱器位置制約，可任意設(shè)置，可高于集熱器，也可低于集熱器。他是通過水泵將集熱器內(nèi)接受太陽輻射的水與貯水箱的水進行循環(huán)，使貯水箱的水溫逐漸升高。相對來說，水泵耗電量僅占系統(tǒng)總電能的3-5%，所占費用極小。楓林晚一般采用強制循環(huán)，他比自然循環(huán)產(chǎn)熱效率提高20-30%。依靠管泵將水箱底部較冷的水打入集熱器中，把集熱器中經(jīng)太陽光照射后較熱的水驅(qū)趕到水箱中，確保貯水箱中熱水的使用。

可行性報告

太陽能熱水中央供給工程是一高新技術(shù)為基礎(chǔ)提供新型環(huán)保能源的設(shè)施。

系統(tǒng)中采用高效光熱真空玻璃管為集熱元件。配置保溫水箱(罐)，相應(yīng)管道連接附水管、支架等自動控制裝置，匹配定量電源，組合而成。穩(wěn)定地對用戶提供:每年365天，每天24小時使用45℃-65℃生活用水，配置開水裝置，可提供幾千人飲水。在晴朗天氣充分利用太陽能轉(zhuǎn)換熱水，陰雨天使用適量電能來補充。適合于賓館、醫(yī)院、學(xué)校、招待所、企事業(yè)單位等。

系統(tǒng)設(shè)計安裝科學(xué)合理，以人為本的調(diào)節(jié)、操作程序簡單、明確的維護、可靠運行的效果，順其自然的讓用戶接受。

集熱器每6㎡為一小陣組，100㎡集熱器占地100㎡左右，如占地不足可根據(jù)現(xiàn)場實際場地另行設(shè)計安裝。

100㎡采光面積，每天可供45℃-65℃以上熱水8噸左右，北方冬季可提供熱水5-6噸，保溫箱內(nèi)、外膽均為340#不銹鋼焊制聚氨酯發(fā)泡保溫，管路采用復(fù)合管外敷保溫防腐材料。

自動控制箱內(nèi)裝有空氣開關(guān)、漏電斷路器、線過熱繼電器，導(dǎo)線電流值合理配置。

供熱系統(tǒng)充分利用太陽熱水，在日照不足時適量使用電能做補充，電加熱是在臨界點(人為設(shè)置)進行自動切合的。在用盡太陽能熱水時，保溫箱內(nèi)水溫低于設(shè)定溫度值時，電加熱開始工作。用多少水加熱多少水，不用不加熱。(不使用時水箱內(nèi)水溫回升到設(shè)定溫度值，電加熱自行切斷電源)達到節(jié)約常規(guī)能源的目的，減少了運行費用。

系統(tǒng)的運行狀態(tài)均通過自動控制裝置進行人為設(shè)置，調(diào)定監(jiān)測程序，自動控制箱內(nèi)的手動控制裝置可保障電加熱器完全切除的特殊功能。完全脫離電加熱的工作需要。

經(jīng)濟分析:

每年365天，南方地區(qū)陰雨天為30%，365天*30%為109天，可利用太陽能時間為265天，根據(jù)科學(xué)依據(jù)，電加熱1噸60℃熱水需用48度電*0.60元/度=28.00元*8噸=224.00元/天。

那么:

100㎡采光面積太陽能日產(chǎn)50℃以上熱水8噸全年需要資金:

224.00元*365天=81760.00元

81760.00-24416.00=57344.00

使用太陽能每年還要節(jié)約人工費5000元，設(shè)備折舊費9000元，合計全年節(jié)省資金57334元+5000元+9000元=71344元。100㎡太陽熱水系統(tǒng)總投資19萬元，在兩年半即可收回全部投資。一般情況下，系統(tǒng)可使用12年以上，也就是說，后九年太陽熱水系統(tǒng)是無償服務(wù)的。

由此結(jié)論:安裝太陽熱水中央供給系統(tǒng)工程節(jié)省資金，省人力、節(jié)省管理，減少了環(huán)境污染，安全可靠，給子孫后代留下一片碧水藍天。

太陽能熱水的優(yōu)點:太陽能熱水采用平板式太陽能集熱系統(tǒng)，熱效率高?？梢院腿魏纬Ｒ?guī)能源相結(jié)合，確保陰雨天的使用。管路采用恒溫循環(huán)，全天侯或定時供應(yīng)熱水，全自動智能控制，即開即出熱水?？稍O(shè)磁卡取水，節(jié)約能源費用。系統(tǒng)投資低，易于推廣、回收周期短外形美觀，可以個性化的與各種建筑形式完美結(jié)合技術(shù)成熟，便于組織安裝;系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，運行成本低，便于維護。

太陽能熱水的應(yīng)用:太陽能洗浴熱水可應(yīng)用于學(xué)校洗浴用水，賓館以及醫(yī)院的生活用水以及洗浴用水。太陽能熱水工程系統(tǒng)，是由集管式集熱器(熱管式、玻璃管式)陳列(平板集熱器)、儲熱水箱、輔助加熱系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、管道及循環(huán)系統(tǒng)組合而成的，可根據(jù)需要隨意設(shè)置出水溫度、能與常規(guī)能源配合、實現(xiàn)24小時連續(xù)熱水供應(yīng)的太陽能熱水系統(tǒng)。真空集熱管(平板集熱器)接受太陽輻射，將收集的太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，逐漸加熱真空管和集熱器內(nèi)的水;當集熱器內(nèi)的水溫達到設(shè)定溫度時，通過溫度傳感器、溫度控制器及電磁閥、水泵等設(shè)備，將集熱器里的熱水輸送到具有保溫功能的儲熱水箱中存儲起來，同時自動補進冷水。當水位達到儲熱水箱上限后，溫度控制器啟動相應(yīng)設(shè)備，將系統(tǒng)運行方式自動轉(zhuǎn)為定溫循環(huán)，使集熱器與水箱之間形成循環(huán)，繼續(xù)利用太陽輻射能量，進一步提高水箱水溫。

當今社會生產(chǎn)生活中太陽能普通低溫?zé)崴こ桃呀?jīng)遠遠不能滿足需求，因而太陽能中高溫?zé)崴魵夤こ虘?yīng)運而生，它可以完美地解決普通太陽能熱水器在冬季溫度低的問題，并可以根據(jù)需要提供不同壓力的蒸汽，解決工業(yè)企業(yè)的高溫蒸汽及熱水的使用，進一步降低企業(yè)熱力成本，提高利潤。

太陽能中低溫?zé)崴こ?，是賓館、浴室、民用、采暖等生活用水的最佳解決方案。中低溫太陽能熱水工程，適用于水溫60度以下的生活需要或一般工業(yè)需要。這類工程使用效果良好，一般在3年不到時間就可收回投資成本。

對于不同的熱力工程，均應(yīng)該采用細致的個案分析制定詳細的設(shè)計方案和施工細則，這樣才能保證每個工程能做到最適于客戶的用熱需要，不能也不應(yīng)該出現(xiàn)設(shè)計容量偏大，這樣需要溫度是保證了，但會增加用戶不必要的初投資，更不能出現(xiàn)容量偏小出現(xiàn)不夠使用的情況。尤其是太陽能工程是靠天吃飯的，不同地區(qū)的輻照量相去甚遠，更應(yīng)該對比建筑條件進行分析。 太陽能熱水工程可廣泛應(yīng)用于賓館，學(xué)校酒店洗浴，以及工業(yè)加溫系統(tǒng)當中。

太陽能熱水系統(tǒng)按運行方式可分為:自然循環(huán)系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)和主動循環(huán)系統(tǒng)。按有無換熱器可分為:直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)。直接系統(tǒng)在集熱器中直接加熱供水，間接系統(tǒng)是利用換熱器間接加熱供水，間接系統(tǒng)也是主動循環(huán)系統(tǒng)。

自然循環(huán)系統(tǒng)是利用傳熱工質(zhì)內(nèi)部的溫度梯度產(chǎn)生的密度差所形成的自然對流進行循環(huán)的熱水。其結(jié)構(gòu)簡單不需要附加壓力。但為保證熱虹吸壓頭，儲水箱應(yīng)置于集熱器上方。 這是一種比較常見，普遍采用的一種太陽能熱水系統(tǒng)。

其優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行安全可靠，不需要輔助能源，管理方便。

其缺點是貯熱水箱必須置于集熱器的上方才可進行熱量交換。大型太陽能熱水系統(tǒng)不適宜采用這種自然循環(huán)方式。大型系統(tǒng)中要將儲熱水箱置于集熱器上方，在建筑布置和荷重設(shè)計上都會帶來很多問題。

直流式太陽能熱水系統(tǒng)是傳熱工質(zhì)一次流過集熱器加熱后便進入儲熱水箱或用水點的非循環(huán)熱水系統(tǒng)，儲熱水箱的作用僅為儲存集熱器所排出的熱水，直流式系統(tǒng)有熱虹吸型和定溫放水型兩種。

(1)熱虹吸型

熱虹吸型直流式太陽能熱水系統(tǒng)由集熱器、儲水箱、補給水箱和連接管道組成。 補水箱的水位由箱中的浮球閥控制，使之與集熱器出口(上升管)的最高位置一致。根據(jù)連通管的原理，在集熱器無陽光照射時，集熱器、上升管和下降管均充滿水，但不流動。當集熱器受到陽光照射后，其內(nèi)部的水溫升高，在系統(tǒng)中形成熱虹吸壓力，從而使熱水由上升管流入儲水箱，同時補給水箱的冷水則自動經(jīng)下降管進入集熱器。太陽輻射愈強，則所得的熱水溫度愈高，量也愈多。早晨太陽升起一段時間以后，在儲水箱中便開始收集到熱水。這種虹吸型直流式太陽能熱水系統(tǒng)的流量具有自動調(diào)節(jié)功能，但借助水溫度不能按用戶要求自行調(diào)節(jié)。這種系統(tǒng)應(yīng)用得少。

(2)定溫放水型

為了得到溫度符合用戶要求的熱水，通常采用定溫放水型直流式太陽能熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)在集熱器出口處安裝測溫元件，通過溫度控制柜控制安裝在集熱器入口管道上的溫度。根據(jù)溫度調(diào)節(jié)水流量，使出口水溫始終保持恒定。這種系統(tǒng)不用補給水箱，補給水管直接與自來水管連接。系統(tǒng)的可靠性同樣決定于電動閥和控制器的工作質(zhì)量。

其優(yōu)點是:

①.由于系統(tǒng)的補冷水由自來水直接供給，自來水具有一定的壓力，保證了系統(tǒng)的水循環(huán)動力，因此系統(tǒng)中不需設(shè)置水泵。

②.儲水箱可以因地制宜地放在室內(nèi)，既減輕了層頂載荷，也有利于儲水箱保溫。

③.完全避免了為水與集熱器入口冷水的摻混。

④.系統(tǒng)管理得到最大化。

陰天，只要有一段見晴的時刻，就可以得到一定量的適用熱水。

所以這種太陽能熱水系統(tǒng)特別適合于大型太陽能熱水裝置，布置比較靈活。缺點是要求性能可靠的電磁閥和控制器，從而使系統(tǒng)較為復(fù)雜。終合考慮些種系統(tǒng)是值得推廣的太陽能系統(tǒng)。目前國內(nèi)有一定應(yīng)用。

主動循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)是利用機械設(shè)備等外部動力迫使傳熱工質(zhì)通過集熱器 或換熱器循環(huán)的熱水系統(tǒng)。主動循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在集熱器和儲水箱之間的管路上設(shè)置水泵，作為系統(tǒng)中的水循環(huán)動力。系統(tǒng)中設(shè)有控制裝置，根據(jù)集熱器出口與儲水箱之間的溫差水泵運轉(zhuǎn)。在水泵入口處裝上止回閥，防止夜間系統(tǒng)中發(fā)生水倒流而引起熱損失。 主動循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)使循環(huán)壓力大大增加，有利于提高熱效率，實現(xiàn)熱水系統(tǒng)的多種功能及控制，是應(yīng)用較為廣泛的一種熱水系統(tǒng)形式。大型太陽能熱水工程中，可以用普通太陽能熱水器串聯(lián)組成上述的各種系統(tǒng)，但更常用的是用聯(lián)箱集熱器組成各種形式的熱水系統(tǒng)。