太陽能熱水系統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,是目前太陽熱能應用發展中經濟價值、技術zui成熟且已商業化的一項應用產品。熱水系統的分類以加熱循環方式可分為:自然循環式熱水器、強制循環式熱水系統、儲置式熱水器等三種.
使用目的
1、環保效益——相對于使用化石燃料制造熱水,能減少對環境的污染及溫室氣體-二氧化碳的產生。
2、節省能源——是屬于每個人的能源,只要有場地與設備,任何人都可免費使用它。
3、安全——不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危險,或使用燃料油鍋爐有爆炸的顧慮,或使用電力會有漏電的可能。
4、不占空間——不需專人操作自動運轉。另外,熱水器裝在屋頂上,不會占用任何室內空間。
5、具經濟效益——正常的熱水器是不易損壞,壽命至少在十年以上,甚至有到二十年的,因為基本熱源為免費的,所以使用它十分符合經濟成本效益。
熱水系統的區分
1 直接系統---zui終被用戶消費或循環流至用戶的熱水直接流經集熱器的系統,亦稱為單循環系統或單回路系統;
2 間接系統---傳熱工質不是zui終被用戶消費或循環流至用戶的水而是傳熱工質流經集熱器的系統,亦稱為雙循環系統或雙回路系統。
特征表示系統傳熱工質與大氣接觸的情況
1 敞開系統---傳熱工質與大氣有大面積接觸的系統,其接觸面主要在蓄熱裝置的敞開面;
2 開口系統---傳熱工質與大氣的接觸*于補給箱和膨脹箱的自由表面或排氣管開口的系統;
3 封閉系統---傳熱工質與大氣*隔離的系統。
特征表示傳熱工質在集熱器內的狀況
1 充滿系統---在集熱器內始終充滿傳熱工質的系統;
2 回流系統---作為正常工作循環的一部分,傳熱工質在泵停止運行時由集熱器流入到蓄熱裝置,而在泵重新開啟時又流入集熱器的系統;
3 排放系統---為了防凍目的,水可以從集熱器排出而不再利用的系統。
特征表示系統循環的種類
1 自然循環系統---僅僅利用傳熱工質的密度變化來實現集熱器和蓄熱裝置(或換熱器)之間進行循環的系統,亦稱為熱虹吸系統;
2 強制循環系統---利用泵迫使傳熱工質通過集熱器進行循環的系統,亦稱為強迫循環系統或機械循環系統。
特征表示系統的運行方式
1 循環系統---運行期間,傳熱工質在集熱器和蓄熱裝置之間進行循環的系統;
2 直流式系統---有待加熱的傳熱工質一次流過集熱器后,進入蓄熱裝置(儲水箱)或進入使用輔助能源加熱設備的系統,有時亦稱為定溫防水系統。
特征表示系統中集熱器與儲水箱的相對位置
1 分體式系統---儲水箱和集熱器之間分開一定距離安裝的系統;
2 緊湊式系統---將儲水箱直接安裝在集熱器相鄰位置上的系統,通常已成為緊湊式熱水器;
3 整體式系統---將集熱器作為儲水箱的系統,通常亦稱為悶曬式熱水器。
實際上,同一套熱水系統往往同時具備上述特征中的其中一種類型火災多鐘類型。譬如,一套典型的熱水系統,可以同時是帶輔助能源系統、間接系統、封閉系統、充滿系統、強制循環系統和分體式系統。
自然循環熱水系統
是依靠集熱器和儲水箱中的溫差,形成系統的熱虹吸壓頭,使水在系統中循環;與此同時,將集熱器的有用能量收益通過加熱水,不斷儲存在儲水箱內。
系統運行過程中,集熱器內的水受輻射能加熱,溫度升高,密度降低,加熱后的水在集熱器內逐步上升,從集熱器的上循環管進入儲水箱的上部;與此同時,儲水箱底部的冷水由下循環管流入集熱器的底部;這樣經過一段時間后,儲水箱中的水形成明顯的溫度分層,上層水首先達到可使用的溫度,直至整個儲水箱的水都可以使用。
用熱水時,有兩種取熱水的方法。一種是有補水箱,由補水箱向儲水箱底部補充冷水,將儲水箱上層熱水頂出使用,其水位由補水箱內的浮球閥控制,有時稱這種方法為頂水法;另一種是無補水箱,熱水依靠本身重力從儲水箱底部落下使用,有時稱這種方法為落水法。
強制循環熱水系統
強制循環熱水系統是在集熱器和儲水箱之間管路上設置水泵,作為系統中水的循環動力;與此同時,集熱器的有用能量收益通過加熱水,不斷儲存在儲水箱內。
系統運行過程中,循環泵的啟動和關閉必須要有控制,否則既浪費電能又損失熱能。通常溫差控制較為普及,有時還同時應用溫差控制和光電控制兩種。
溫差控制是利用集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差來控制循環泵的運行。
早晨日出后,集熱器內的水受太陽輻射能加熱,溫度逐步升高,一旦集熱器出口處溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到設定值(一般8~10℃)時,溫差控制器給出信號,啟動循環泵,系統開始運行;遇到云遮日或下午日落前,太陽輻照度降低,集熱器溫度逐步下降,一旦集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到另一設定值(一般3~4℃)時,溫差控制器給出信號,關閉循環泵,系統停止運行。
用熱水時,同樣有兩種取熱水的方法:頂水法和落水法。
頂水法是向貯水箱底部補充冷水(自來水),將貯水箱上層熱水頂出使用;落水法是依靠熱水本身重力從貯水箱底部落下使用。在強制循環條件下,由于貯水箱內的水得到充分的混合,不出現明顯的溫度分層,所以頂水法和落水法都一開始就可以取到熱水。頂水法與落水法相比,其優點是熱水在壓力下的噴淋可提高使用者的舒適度,而且不必考慮向貯水箱補水的問題;缺點也是從貯水箱底部進入的冷水會與貯水箱內的熱水摻混。落水法的優點是沒有冷熱水的摻混,但缺點是熱水靠重力落下而影響使用者的舒適度,而且必須每天考慮向貯水箱補水的問題。
在雙回路的強制循環系統中,換熱器既可以是置于貯水箱內的浸沒式換熱器,也可以是置于貯水箱外的板式換熱器。板式換熱器與浸沒式換熱器相比,有許多優點:其一,板式換熱器的換熱面積大,傳熱溫差小,對系統效率影響少;其二,板式換熱器設置在系統管路之中,靈活性較大,便于系統設計布置;其三,板式換熱器已商品化、標準化,質量容易保證,可靠性好。
強制循環系統可適用于大、中、小型各種規模的熱水系統。
直流式熱水系統
直流式熱水系統是使水一次通過集熱器就被加熱到所需的溫度,被加熱的熱水陸續進入貯水箱中。
系統運行過程中,為了得到溫度符合用戶要求的熱水,通常采用定溫放水的方法。集熱器進口管與自來水管連接。集熱器內的水受太陰輻射能加熱后,溫度逐步升高。在集熱器出口處安裝測溫元件,通過溫度控制器,控制安裝在集熱器進口管理上電動閥的開度,根據集熱器出口溫度來調節集熱器進口水流量,使出口水溫始終保持恒定。這種系統運行的可靠性取決于變流量電動閥和控制器的工作質量。
有些系統為了避免對電動閥和控制器提出苛刻的要求,將電動閥安裝在集熱器出口處,而且電動閥只有開啟和關閉兩種狀態。當集熱器出口溫度達到某一設定值時,通過溫度控制器,開啟電動閥,熱水從集熱器出口注入貯水箱,與此同時冷水(自來水)補充進入集熱器,直至集熱器出口溫度低于設定值時,關閉電動閥,然后重復上述過程。這種定溫放水的方法雖然比較簡單,但由于電動閥關閉有滯后現象,所以得到的熱水溫度會比設定值低一些。
直流式系統有許多優點:其一,與強制循環系統相比,不需要設置水泵;其二,與自然循環系統相比,貯水箱可以放在室內;其三,與循環系統相比,每天較早地得到可用熱水,而且只要有一段見晴時刻,就可以得到一定量的可用熱水;其四,容易實現冬季夜間系統排空防凍的設計。直流式系統的缺點是要求性能可靠的變流量電動閥和控制器,使系統復雜,投資增大。直流式系統主要適用于大型熱水系統。
近年來,我國住宅建筑中熱水器的應用發生了較大變化,熱水器行業為熱水進入普通家庭做出了很大的貢獻。
1)范圍的變化:從農村---城市,從小城市---大城市
熱水器是從我國農村新能源的尋求和開發中發展起來的,隨著熱水器質量的提高和自身系統的完善,以及低碳生活的時代主題下,熱水將成為城市住宅熱水供應的重要組成部分。
2)用戶的變化:從零星住戶---住宅小區
熱水器zui初是在村鎮住宅中使用,采用分散式供熱水系統,一家一個熱水器,逐漸發展到城市住宅中個別住戶安裝,再到多數住戶自行安裝,由于自發的安裝造成了屋面防水的問題,影響了建筑外觀,直到現在由建設單位整棟樓或小區統一安裝,如北京回龍觀的流星花園三區。
3)系統的變化:從分戶供應---集中供應
分戶供應由住戶自己管理,這種方式節約用水、便于管理、使用方便、不易產生糾紛,但對于住戶較多的集合式住宅來講,這種方式還存在著總體造價高、布置分散、維修不便、有限的熱量不能統籌,有的不用,有的不夠用。集中式相對于分散式有節約初投資、集成化高、熱利用效率高的優勢,外觀處理也較容易。
4)能源的變化:從---輔助加熱
熱水器從zui初的悶曬型發展到現在的全玻璃真空管、玻璃-金屬真空管型,從技術上有了飛躍的發展,大大提高了的利用效率。但是,由于環境溫度以及太陽輻照的不可控,使得單純依靠供熱的系統出水溫度和熱水量存在不穩定,影響了人們用熱水的舒適性和質量。因此,熱水系統的能源已經逐步從只利用,發展為與輔助熱源組合供熱水,為建筑提供穩定的熱水供應。
5)產品的變化:開式系統----閉式系統
目前國內大部分使用的熱水系統,都是開式系統,造價低廉,但水壓問題和水質問題先天性不足,影響了用戶的使用效果,更好的閉式承壓新鮮水將會越來越多的被百姓認可。
6)經營模式的變化:從零售熱水器---工程公司
以往的生產企業零售熱水器,發展為專門的工程公司承接熱水工程,在我國這類公司身兼設計、施工、維護等多項職能,成為一種行業。
7)安裝能力
要想把一件事情做好,必須把每個細節做好;要想把一件事情做壞,只需一點即可做到。大家都聽說過一個馬釘毀掉一個王國的故事,即是這個道理。
的安裝不同于普通電熱水器的安裝,電熱水器其實只是一個掛機的安裝,系統則不同,復雜得多,每個用戶都是個性化的,需要良好的主機、認真的測量、設計、有保障的的輔材、標準的安裝和負責任的服務,且不同的地域應選擇不同的主機、輔材和安裝方式,每個環節都做好,使用起來才能放心、舒心。
在這方面能夠做的很好的不多,主機沒問題,輔材問題不斷,系統能耗比較大。沒有良好的設計、會商制度,施工圖紙粗陋,甚至根本沒有,師傅帶徒弟,圖上沒有,全靠心里走,時常缺少配件,經常是臨時到建材小店里買,容易出問題的可能就是這個小配件,可要知道一個用的墊片都要高于普通熱水器的使用標準,高溫時可達100°,低溫時又有可能達到-20°,如此反復,普通墊片不漏水就不對了。