太陽能熱水工程

社會在不斷的發展，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，隨着現代化工業、交通運輸業的發展，過多的開採和使用礦物燃料造成了對環境的污染，破壞了地球大氣層，在人類賴以生存的環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衞生的太陽能源，太陽能必將成為“未來能源結構的基礎。

太陽能熱水工程客户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，設備折舊率較低，同時太陽能工程由於使用壽命較長無形中增加了物業的附加值，達到物業增值保值的目的，所以太陽能工程是企事業單位投資的理想項目。隨着人們環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。

太陽能熱水系統由太陽能集熱器、管道循環系統、貯水箱、自動控制系統和輔助加熱系統五部分組成。太陽能熱水工程設計，太陽能與建築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、尾託、支架、和玻璃真空太陽能集熱管組成。其中，連接箱內膽及外殼用進口不鏽鋼氬弧焊接製作，聚氨酯整體發泡保温；支架採用國標角鋼（除鏽、防鏽）或用不鏽鋼衝壓折彎而成，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，紅外發射僅為6%（100℃），抗直徑∮2.5cm的冰雹襲擊，空曬温度高達270℃以上，壽命為15年以上。

管道採用鋁塑複合管或用國際鍍鋅鋼管，水質清潔衞生、耐腐蝕、耐高温、不結垢、無結露、無毒、無味。管道採用聚乙烯保温管或岩棉管保温，外敷油氈、玻璃絲布，再刷防水漆，保温效果好。（或用聚氨酯整體發泡鋁皮鐵皮防護）。

依據國家建築標準02S101設計製作，採用裝配式鍍鋅鋼板水箱或用組合式不鏽鋼水箱。無腐蝕、無污染、壽命長、強度高，用岩棉板或聚氨酯發泡保温。

自動控制系統自動控制系統由温控儀、温度傳感器、電磁閥、管道泵和水位顯示儀組成，其中温控儀式全制式，温度範圍0℃至100℃可自由設定。

根據設定的温度可定成三路温度控制：

A、集熱器上部（熱循環控制）；

B、集熱器下部（防凍控制）；

C、水箱（輔助電加熱器控制）。

水位顯示控制儀設定根據：

A、水箱缺水下限控制電加熱不啓動

B、集熱器上部無水下限控制循環泵啓動

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。

輔助加熱系統採用電加熱（也可用其他輔助熱源），當陰雨天無陽光時可啓動輔助電加熱系統。電加熱是由太陽控制系統自動控制啓動，功率為XKW，當主水箱水温低於水箱控制儀下限設定時1WDJ1斷開。LWDJ2閉合，ICX通電輔助電加熱器加熱，當水温高於水箱温控儀上限設定，1WDJ1閉合，中間斷電器IZJ斷電，ICX釋放，電加熱停止加熱。還可以採用燃氣設備加熱，卓益節能燃氣熱水機採用全自動智能恆温控制模式，達到預定温度後，水自動保温，當水温低於預設温度時，系統會自動啓動循環加熱程序給浴水補償加温，再次達到預設温度後自動停止，讓使用水始終保持同一温度。全自動化方便快捷，操作簡便。

強制循環的特點是貯水箱的位置不受集熱器位置制約，可任意設置，可高於集熱器，也可低於集熱器。他是通過水泵將集熱器內接受太陽輻射的水與貯水箱的水進行循環，使貯水箱的水温逐漸升高。相對來説，水泵耗電量僅佔系統總電能的3-5%，所佔費用極小。楓林晚一般採用強制循環，他比自然循環產熱效率提高20-30%。依靠管泵將水箱底部較冷的水打入集熱器中，把集熱器中經太陽光照射後較熱的水驅趕到水箱中，確保貯水箱中熱水的使用。

我們常在網上看到説太陽能熱水工程系統，那麼，太陽能熱水工程系統一般分為哪幾個部分呢？一般又在整個系統工程中起到一些什麼作用呢？

採集太陽輔射能量加熱熱水是太陽能熱水工程系統的關鍵元件。以前北方的太陽能熱水工程系統的太陽能集熱器一般都採用多台家用太陽能熱水器串並聯。但我們按其結構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。

由於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地不同的緯度安裝，所以要有支架支撐。支架基本上是用型鋼焊接而成，也有采用不鏽鋼。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温時就要採用輔助加熱的方法。我們常見的一些輔助加熱系統設備有電加熱、空氣能熱泵、各類鍋爐、煤氣加熱、燃煤等。

由於太陽能受天氣、地理等因素的影響，輻照不穩定、不連續，瞬間能量較低，必須不斷的積累能量，所以要求必須配備保温儲熱水箱。保温儲熱水箱按其材料的不同一般有不鏽鋼水箱鋼料水箱甚至水泥水箱，保温材料一般採用聚胺脂發泡材料。但重要原則不能造成水質的污染，保温良好。

太陽能熱水工程必須按其不同的使用要求，來滿足用户的需求，就是需要設計不同的運行方式來控制，水温、水量、壓力、加熱的方式等，控制系統一般有手動控制和自動控制。

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

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

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

太陽能熱水中央供給工程是一高新技術為基礎提供新型環保能源的設施。

系統中採用高效光熱真空玻璃管為集熱元件。配置保温水箱（罐），相應管道連接附水管、支架等自動控制裝置，匹配定量電源，組合而成。穩定地對用户提供：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換熱水，陰雨天使用適量電能來補充。適合於賓館、醫院、學校、招待所、企事業單位等。

系統設計安裝科學合理，以人為本的調節、操作程序簡單、明確的維護、可靠運行的效果，順其自然的讓用户接受。

集熱器每6㎡為一小陣組，100㎡集熱器佔地100㎡左右，如佔地不足可根據現場實際場地另行設計安裝。

100㎡採光面積，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，保温箱內、外膽均為340#不鏽鋼焊制聚氨酯發泡保温，管路採用複合管外敷保温防腐材料。

自動控制箱內裝有空氣開關、漏電斷路器、線過熱繼電器，導線電流值合理配置。

供熱系統充分利用太陽熱水，在日照不足時適量使用電能做補充，電加熱是在臨界點（人為設置）進行自動切合的。在用盡太陽能熱水時，保温箱內水温低於設定温度值時，電加熱開始工作。用多少水加熱多少水，不用不加熱。（不使用時水箱內水温回升到設定温度值，電加熱自行切斷電源）達到節約常規能源的目的，減少了運行費用。

系統的運行狀態均通過自動控制裝置進行人為設置，調定監測程序，自動控制箱內的手動控制裝置可保障電加熱器完全切除的特殊功能。完全脱離電加熱的工作需要。

經濟分析：

每年365天，南方地區陰雨天為30%，365天*30%為109天，可利用太陽能時間為265天，根據科學依據，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。

那麼：

100㎡採光面積太陽能日產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約人工費5000元，設備折舊費9000元，合計全年節省資金57334元+5000元+9000元=71344元。100㎡太陽熱水系統總投資19萬元，在兩年半即可收回全部投資。一般情況下，系統可使用12年以上，也就是説，後九年太陽熱水系統是無償服務的。

由此結論：安裝太陽熱水中央供給系統工程節省資金，省人力、節省管理，減少了環境污染，安全可靠，給子孫後代留下一片碧水藍天。

太陽能熱水的優點：太陽能熱水採用平板式太陽能集熱系統，熱效率高。可以和任何常規能源相結合，確保陰雨天的使用。管路採用恆温循環，全天侯或定時供應熱水，全自動智能控制，即開即出熱水。可設磁卡取水，節約能源費用。系統投資低，易於推廣、回收週期短外形美觀，可以個性化的與各種建築形式完美結合技術成熟，便於組織安裝；系統運行比較穩定，運行成本低，便於維護。

太陽能熱水的應用：太陽能洗浴熱水可應用於學校洗浴用水，賓館以及醫院的生活用水以及洗浴用水。太陽能熱水工程系統，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、智能控制系統、管道及循環系統組合而成的，可根據需要隨意設置出水温度、能與常規能源配合、實現24小時連續熱水供應的太陽能熱水系統。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化為熱能，逐漸加熱真空管和集熱器內的水；當集熱器內的水温達到設定温度時，通過温度傳感器、温度控制器及電磁閥、水泵等設備，將集熱器裏的熱水輸送到具有保温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後，温度控制器啓動相應設備，將系統運行方式自動轉為定温循環，使集熱器與水箱之間形成循環，繼續利用太陽輻射能量，進一步提高水箱水温。

當今社會生產生活中太陽能普通低温熱水工程已經遠遠不能滿足需求，因而太陽能中高温熱水蒸氣工程應運而生，它可以完美地解決普通太陽能熱水器在冬季温度低的問題，並可以根據需要提供不同壓力的蒸汽，解決工業企業的高温蒸汽及熱水的使用，進一步降低企業熱力成本，提高利潤。

太陽能中低温熱水工程，是賓館、浴室、民用、採暖等生活用水的最佳解決方案。中低温太陽能熱水工程，適用於水温60度以下的生活需要或一般工業需要。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。

對於不同的熱力工程，均應該採用細緻的個案分析制定詳細的設計方案和施工細則，這樣才能保證每個工程能做到最適於客户的用熱需要，不能也不應該出現設計容量偏大，這樣需要温度是保證了，但會增加用户不必要的初投資，更不能出現容量偏小出現不夠使用的情況。尤其是太陽能工程是靠天吃飯的，不同地區的輻照量相去甚遠，更應該對比建築條件進行分析。太陽能熱水工程可廣泛應用於賓館，學校酒店洗浴，以及工業加温系統當中。

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

自然循環系統是利用傳熱工質內部的温度梯度產生的密度差所形成的自然對流進行循環的熱水。其結構簡單不需要附加壓力。但為保證熱虹吸壓頭，儲水箱應置於集熱器上方。 這是一種比較常見，普遍採用的一種太陽能熱水系統。

其優點是系統結構簡單，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於集熱器的上方才可進行熱量交換。大型太陽能熱水系統不適宜採用這種自然循環方式。大型系統中要將儲熱水箱置於集熱器上方，在建築佈置和荷重設計上都會帶來很多問題。

直流式太陽能熱水系統是傳熱工質一次流過集熱器加熱後便進入儲熱水箱或用水點的非循環熱水系統，儲熱水箱的作用僅為儲存集熱器所排出的熱水，直流式系統有熱虹吸型和定温放水型兩種。

（1）熱虹吸型

熱虹吸型直流式太陽能熱水系統由集熱器、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後，其內部的水温升高，在系統中形成熱虹吸壓力，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下降管進入集熱器。太陽輻射愈強，則所得的熱水温度愈高，量也愈多。早晨太陽昇起一段時間以後，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的流量具有自動調節功能，但藉助水温度不能按用户要求自行調節。這種系統應用得少。

為了得到温度符合用户要求的熱水，通常採用定温放水型直流式太陽能熱水系統。該系統在集熱器出口處安裝測温元件，通過温度控制櫃控制安裝在集熱器入口管道上的温度。根據温度調節水流量，使出口水温始終保持恆定。這種系統不用補給水箱，補給水管直接與自來水管連接。系統的可靠性同樣決定於電動閥和控制器的工作質量。

其優點是：

①.由於系統的補冷水由自來水直接供給，自來水具有一定的壓力，保證了系統的水循環動力，因此係統中不需設置水泵。

②.儲水箱可以因地制宜地放在室內，既減輕了層頂載荷，也有利於儲水箱保温。

③.完全避免了為水與集熱器入口冷水的摻混。

④.系統管理得到最大化。

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特別適合於大型太陽能熱水裝置，佈置比較靈活。缺點是要求性能可靠的電磁閥和控制器，從而使系統較為複雜。終合考慮些種系統是值得推廣的太陽能系統。國內有一定應用。

主動循環式太陽能熱水系統是利用機械設備等外部動力迫使傳熱工質通過集熱器或換熱器循環的熱水系統。主動循環式太陽能熱水系統。這種系統在集熱器和儲水箱之間的管路上設置水泵，作為系統中的水循環動力。系統中設有控制裝置，根據集熱器出口與儲水箱之間的温差水泵運轉。在水泵入口處裝上止回閥，防止夜間系統中發生水倒流而引起熱損失。 主動循環式太陽能熱水系統使循環壓力大大增加，有利於提高熱效率，實現熱水系統的多種功能及控制，是應用較為廣泛的一種熱水系統形式。大型太陽能熱水工程中，可以用普通太陽能熱水器串聯組成上述的各種系統，但更常用的是用聯箱集熱器組成各種形式的熱水系統。