分体式太阳能热水系统优化设计思路

提要:随着人民生活水平的日益提高,大中城市居民对家庭卫生热水的需求越来越高,尤其是新购买住宅,几乎无一例外要安装生活热水设备。1.2太阳能与电加热结合形式二——水箱上下部双电加热、水箱内置盘管换热   图2与图1的区别在于图2的水箱上下部各有一个电加热装置。

  来源:全球节能环保网

  随着人民生活水平的日益提高,大中城市居民对家庭卫生热水的需求越来越高,尤其是新购买住宅,几乎无一例外要安装生活热水设备。房地产开发商为提升绿色生态住宅的品位和档次,也努力让自己的住宅产品附带热水设备。太阳能热水系统以节能与环保的突出特点越来越受欢迎,小型分体式太阳能热水系统如雨后春笋般出现在别墅、高层住宅阳台等地方。本文以太阳能与电辅助加热系统为例,谈一下分体式太阳能热水系统的设计思路及体会。

  1国内分体式太阳能热水系统常见设计形式

  对于别墅、高层住宅等使用的太阳能热水系统,目前国内的分体式太阳能热水系统均采用分体承压二次回路的加热方式。这种加热方式具有稳定、可靠、方便等优点。分体承压二次回路系统有很多种类型,且各有优缺点,因此需根据别墅、高层住宅的热水供应特点科学选择。现列举几种常见的太阳能与电加热相结合的分体承压二次回路太阳能系统,并分别进行分析。

  1.1太阳能与电加热结合形式一——水箱上部单电加热、水箱内置盘管gesep.com换热

  如图1,太阳集热器——水箱下部的换热盘管——循环管路——循环水泵等构成了一个循环回路。当太阳集热器吸收太阳光后,太阳集热器内的传热介质被加热升温;传热介质通过循环水泵的作用流动到水箱下部的换热盘管内,从而将水箱下部的水加热;水箱下部的水温度升高后,自动上升到水箱上部,而水箱上部的冷水自动下沉到水箱下部。如此循环不断,经过将近一天的工作,太阳能逐步将水箱内的水全部加热。当太阳能不足且水箱上部的水温低于设定的温度时,位于上部的电加热装置自动启动,将水箱上部的水加热到需要的温度。为了实现全天24小时热水,水箱上部的电加热装置通常处于值班状态。当水箱上部水温低于设定的温度时,电加热装置自动启动,直到水箱上部水温达到设定的温度后才自动停止。

  通过上述分析可以看出,该系统比较简单,成本相对较低,但仍存在两个弊病:

  第一,当连续阴雨天时,由于没有太阳能加热,只有水箱上部有热水,而下部为凉水。用户在晚上或早上集中大量地使用热水时,就存在热水供应不足的问题。当没有热水时,必须等待很长的时间才能将水加热(假定电加热功率为2kW,把80kg水从15℃加热到45℃需要加热1.5小时左右)。这对用户来说显然是不方便的。

  第二,为了提高换热能力,换热盘管多采用铜管。但目前水箱的内胆材料多为钢板外涂高温搪瓷,由于搪瓷表面局部存在微孔,因此“铜-铁-水”之间就有可能形成电化学腐蚀。铁为阳极,铜为阴极。由于很大的铜(阴)极对局部很小的铁(阳)极,因此可能会造成水箱局部穿孔漏水。

  1.2太阳能与电加热结合形式二——水箱上下部双电加热、水箱内置盘管换热

  图2与图1的区别在于图2的水箱上下部各有一个电加热装置。太阳能系统智能控制器会根据水箱下部水温和当天的时间,自动判定是否启动下部电加热装置,从而确保在下午设定的时间水箱下部温度达到标准,避免了图1存在的阴雨天热水不足的问题,但是仍存在因电化学腐蚀造成穿孔的隐患。与图1相比,图2在水箱内增加了一个电加热装置,且需要智能控制,因此图2比图1系统的成本要高。

  1.3太阳能与电加热结合形式三——水箱上下部双电加热、水箱外置换热器换热图3与图2的区别是,图3的系统水箱内没有换热盘管,而在水箱外部增设了一个换热器。图3系统的优点在于避免了图1与图2系统的弊病,不存在热水不足和电化学腐蚀穿孔问题,而且不需要特制太阳能专www.gesep.com节能环保用水箱,选用带上下电加热的普通电热水器承压水箱即可。图3系统的不足在于:由于需配备外置换热器,并比图1、图2系统多一台循环水泵,因此系统成本最高,而且外置换热器需要占用一定的空间,还增加了系统用电量,系统的效率也大大降低了。

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