高层住宅太阳能热水系统分析及其水箱选配
来源：中国太阳能产业联盟网
0前言
近几年，随着太阳能热力工程市场的快速增长，搪瓷内胆水箱的广泛应用催生了众多的搪瓷内胆水箱制造企业。本文就高层住宅太阳能热水系统及其水箱选配和业内人士做一次探讨，以推动系统技术方案和设计水平的提升。
1 工程市场应用系统
随着各地相关政策的连续出台，高层住宅太阳能热水系统的应用得到了大面积的推广。阳能热水系统主要有以下几种形式。
1.1 传统直插式热水系统
普通的家用直插式真空管紧凑式热水器阵列组合，串并联连接实现热水供应。此种方式以增加家用机的台数实现更多水量的供应，并没有摆脱家用机的缺陷：其一，系统水箱不承压，热水供应压力很小，供水量小速度慢，舒适性差；其二，直插式热水器属于直接换热式，真空管破裂会有水泄露；其三，由于是单台太阳能热水器连接，电源线的连接很多，线路凌乱容易发生安全隐患；其四，系统存在防冻、抗风、不美观等问题，这些都不容易得到解决。
1.2 集中集热集中储热系统
这种系统被很多的真空管生产企业接受。系统采用非承压真空管集热器阵列组合，循环泵做功促使导热工质在集热器和换热器之间循环，将热量传递给非承压的敞开式大水箱，然后再通过循环泵将热水加压送到热水使用点。此种形式优点有：无需入户维修、管道简单、大容积储水热损小、多能源互补方案简单。但此系统存在两大缺陷：一是热水供热管理不便，增加物业后期的工作；另外热水水压通过水泵加压实现，会出现热水的压力与冷水不相等现象，而且系统任何一个水泵发生变化，用户用水就会出现忽冷忽热的现象。
1.3 阳台式分户集热分户储热系统
太阳能集热器安装于阳台外侧，水箱一般安装于阳台内侧。集热器和水箱近距离管道连接。系统优势：热水与自来水压力等压供水、每户一套系统无干扰、系统简单造价低、管道热损少、不存在另外的计量收费。缺陷：破坏建筑立面外观、维修需要入户。
1.4 集中集热分户储热系统
太阳能集热器全部安装于楼顶，热量储存到储热罐立面的工质。循环泵把工质注入立管经水箱换热器后循环回到工质储罐。水箱安装于住户的用水点。系统优势：不会破坏建筑立面，对建筑的外观几乎没有影响、水箱距离用水点近减少冷水排放以达到节约用水的目的。缺陷：部分故障需要入户维修、管道复杂系统热损大。
2 集中集热分户储热系统水箱选配
集中集热分户储热系统对水箱性能要求较高，因此，如何选配水箱需要得到业内人士的高度重视。根据换热形式，搪瓷内胆水箱可以分为3大类：盘管搪瓷内胆水箱、夹套搪瓷内胆水箱、胆中胆搪瓷内胆水箱。
2.1 胆中胆搪瓷内胆水箱
在水箱内部设置一个换热小内胆的为胆中胆搪瓷内胆水箱，小内胆又分为两类：不锈钢换热内胆和搪瓷换热内胆。此类换热器耐受内压和负压的能力都比较强，但是换热面积不大。另外还存在结构问题，换热不是十分充分，换热效率不高。但胆中胆搪瓷内胆水箱因为简单易实现，成本低，被不少企业用于太阳能阳台壁挂自然循环系统和集中分户系统。
2.2 夹套搪瓷内胆水箱
在搪瓷内胆的筒体外再加一层外胆，夹层之间即是传热工质。这种换热形式换热面积很大，即使使用自然循环形式换热效率依然很高。故夹套技术+内置膨胀空间+自然循环+平板阳能集热器是一套安全、稳定、效率很高的系统。
2.3 盘管
盘管换热器可以说是当前最被大家所接受的换热形式。盘管换热面积大，工质管道流动距离远，换热充分。而且盘管耐压能力强，适合强制循环分体系统。
3 盘管搪瓷内胆水箱
目前有些人士对于盘管的材料有些争议。主要纠结于铜盘管换热器和搪瓷盘管换热器。前者认为铜盘管的导热系数高，换热效果好，而搪瓷盘管是低碳钢加搪瓷层换热效果要差些，铜盘管表面经过防腐处理可以大大延长换热盘管的使。关于这样的说法其实存在很大误区。
3.1 换热效率问题
搪瓷盘管的材料和表面附着搪瓷的导热系数确实低于铜材盘管，但是搪瓷盘管往往做的比较大、比较长，换热面积要比铜盘管大。另外搪瓷盘管的通径也比铜盘管的大很多，循环工质流量也大。最终影响换热效率的是循环工质与水的温差、工质流量、换热面积、传热系数。单一根据传热系数是不能完全说明问题的。
3.2 盘管腐蚀问题
搪瓷盘管表面进行搪瓷，做了防腐处理。那么铜盘管表面也做一些特殊的防腐处理可以保证盘管的寿命，其实这是一个非常大的误区。铜盘管安装在搪瓷内胆里面，是不会发生腐蚀的，无需进行表面处理。事实上，因为有了铜盘管，会加快内胆的腐蚀，影响到搪瓷内胆的使用寿命。这涉及到金属原电池的化学原理，当铜和铁（搪瓷内胆基材主要成分）置于酸性溶液中，二者未用导体连接时，铜和铁均会发生腐蚀。但是当用导线将铜和铁接通时，铜不会受到腐蚀，而铁的腐蚀速度则大大加快。所以铜盘管表面做防腐处理再安装到搪瓷内胆水箱中来延长水箱寿命，能够起到的作用是相反的。
3.3 气堵问题
盘管搪瓷内胆水箱的换热形式应该考虑。立式盘管搪瓷内胆水箱应用到集中分户系统是没有问题的。但是工程中真正大面积使用的是卧式水箱（见图1）。
一些厂家简单地把立式水箱横置，却忽视了一个重要的问题，系统运行在换热盘管中积聚的气体如何排除，也就是常说的气堵问题。立式水箱的盘管最高点是循环接口，气体可以经过接口排出，但卧式水箱的盘管最高点是每一圈的顶点。气体无法排出，越积越多。有人提出气体占居了盘管容积造成了换热效果变差。其实这也是误区，真正原因是气体影响了工质的流动，造成流动阻力变大。系统的水箱都是并联的，某台水箱工质流动阻力变大，其他水箱也会受到影响。所以卧式水箱的搪瓷盘管内置形式需要改变。
4 小结
太阳能热力工程市场的快速发展，促使配套搪瓷内胆水箱制造企业也如雨后春笋。各家企业均需要综合考虑技术方案，在安全、可靠的前提下优化产品性能。
