太陽能熱水系統(tǒng),是利用太陽能集熱器收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置,是目前太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一種應(yīng)用產(chǎn)品。
輔助能源分類
由于太陽能輻照的不穩(wěn)定性,不能全天候的滿足熱水供應(yīng)需求。所以必須要有輔助加熱能源。當(dāng)今的太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)十分完善,可以方便的和各種能源配合使用。
傳統(tǒng)熱水系統(tǒng):電加熱、電鍋爐、燃?xì)忮仩t(天然氣、人工煤氣液化氣等)、燃油鍋爐、蒸汽鍋爐等。
新型熱水系統(tǒng):空氣源熱泵熱水系統(tǒng),地源熱泵熱水系統(tǒng)、水源熱泵熱水系統(tǒng)。
太陽能系統(tǒng)分類
太陽能熱水系統(tǒng)的分類以加熱循環(huán)方式可分為:自然循環(huán)式太陽能熱水器、直流式太陽能熱水器、強(qiáng)制循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)等三種。
一、自然循環(huán)系統(tǒng):利用被加熱液體的密度變化來實(shí)現(xiàn)自然循環(huán);系統(tǒng)簡單、成本低;但是,熱水箱位置必須高于集熱器。單個(gè)系統(tǒng)的規(guī)模不宜過大。采用非承壓水箱,依靠水箱與最不利用水點(diǎn)的高差供應(yīng)熱水,水箱中水有過熱危險(xiǎn),只能采用冬季排空方式防凍,即冬季無法使用。(該方式目前使用較少)
適用范圍:熱水規(guī)模小、要求不高、冬季無冰凍地區(qū)的建筑。
二、直流式系統(tǒng):采用定溫放水方式,當(dāng)集熱器放水點(diǎn)溫度高于設(shè)定溫度時(shí),溫控閥開啟將熱水放入儲熱水箱,采用非承壓水箱。當(dāng)采用高位水箱時(shí)依靠水箱與最不利用水點(diǎn)的高差供應(yīng)熱水,采用低位水箱時(shí)需增設(shè)熱水泵供熱水。熱水與空氣接觸,應(yīng)采用保證水質(zhì)措施。輔助熱源可以采用內(nèi)置也可以采用外置加熱系統(tǒng)。
適用范圍:熱水使用規(guī)模小、用水時(shí)間固定、用水量穩(wěn)定的建筑、如洗衣房、公共浴室等。
三、強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng):采用強(qiáng)制循環(huán)、直接加熱方式加熱。根據(jù)實(shí)際用水需求可以采用單水箱或雙水箱裝置。采用非承壓水箱或承壓水箱作為儲熱水箱。輔助熱源采用內(nèi)置或外置加熱系統(tǒng),并配備智能化的控制系統(tǒng),保證合理使用輔助熱源。設(shè)置防過熱措施;采用防凍循環(huán)措施,冬季運(yùn)行安全、可靠。
適用范圍:用于對建筑物外觀要求高、熱水使用規(guī)模大,供熱水要求高的建筑。
由于自然循環(huán)和直流系統(tǒng)的局限性,在大中型民用和商用場合一般都使用強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)。適用于酒店、賓館、度假村、泳池、浴場、敬老院、學(xué)校、醫(yī)院、工廠、別墅、政府單位等。我們也重點(diǎn)討論強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)。
太陽能強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、儲熱水箱、智能控制系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)、水泵等組成。
太陽能集熱器
太陽能集熱器是整個(gè)太陽能熱水系統(tǒng)的心臟部分,相當(dāng)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。吸收太陽能輻照能將太陽能集熱器里面的水加熱,滿足日常熱水需求。
儲熱水箱
太陽能熱水系統(tǒng)并不是即熱系統(tǒng),需要將通過太陽能集熱器加熱后的熱水存儲起來供用戶使用。所以必須要有儲熱水箱。儲熱水箱的保溫性能非常重要。
輔助加熱系統(tǒng)
由于太陽能輻照的不穩(wěn)定性,不能全天候的滿足熱水供應(yīng)需求。所以必須要有輔助加熱能源??梢圆捎秒娂訜帷㈦婂仩t、燃?xì)忮仩t(天然氣、人工煤氣液化氣等)、燃油鍋爐、蒸汽鍋爐,空氣源/地源/水源熱泵作為輔助加熱系統(tǒng)。
智能控制系統(tǒng)
根據(jù)太陽的輻照強(qiáng)度和用戶的用水需求,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水、回水強(qiáng)制循環(huán)。還可根據(jù)用戶需求進(jìn)行恒溫、恒壓,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)輔助加熱系統(tǒng)。并擁有防過熱、防凍等功能。
水泵
實(shí)現(xiàn)太陽能集熱器和水箱之間的強(qiáng)制循環(huán),或熱水供水的增壓功能。屬于太陽能系統(tǒng)的核心設(shè)備。
工作原理
定溫出水
設(shè)定出水溫度(通常設(shè)為55℃,也可以根據(jù)用戶的需要設(shè)定),當(dāng)水箱未達(dá)到滿水位且水溫大于設(shè)定溫度時(shí),上水電磁閥開啟,利用自來水壓把到達(dá)溫度的水頂入水箱中,當(dāng)溫度小于設(shè)定溫度時(shí),電磁閥關(guān)閉停止放水。
溫差循環(huán)
當(dāng)水箱達(dá)到滿水位且集熱器出口端與水箱的溫差大于設(shè)定溫度時(shí)(通常設(shè)為6℃,可調(diào)),溫差循環(huán)泵開啟系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)加熱,當(dāng)溫差小于設(shè)定值(通常設(shè)為4℃,可調(diào)),溫差循環(huán)泵停止運(yùn)行,系統(tǒng)停止加熱。
防凍循環(huán)
通常采用循環(huán)防凍,在集熱器和循環(huán)管路設(shè)定一個(gè)低溫點(diǎn),當(dāng)該點(diǎn)溫度低于設(shè)定溫度時(shí),防凍循環(huán)泵(即溫差循環(huán)泵)開啟,通過水循環(huán)達(dá)到防凍的目的;當(dāng)?shù)蜏攸c(diǎn)的溫度大于設(shè)定溫度時(shí),防凍循環(huán)泵(即溫差循環(huán)泵)停止運(yùn)行。