如何讓太陽能摒棄“電老虎”的惡名

0前言 　　太陽能熱利用系統(tǒng)的綜合節(jié)能效果不是太好，是現(xiàn)階段太陽能熱利用項目叫好不叫座的重要原因。因此，只有全面提升太陽能熱利用與多能源互補的綜合節(jié)能效果才能滿足用戶以及社會對太陽能熱水系統(tǒng)的要求與期望。 　　太陽能熱利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)單純評價太陽能集熱器熱性能或太陽能熱水系統(tǒng)的能效，忽略了太陽能與多能源互補應(yīng)用時不同種類能源的相互影響，沒有充分利用太陽能余熱、最大限度地降低傳統(tǒng)能源消耗。 　　通過對不同太陽能熱系統(tǒng)綜合節(jié)能效果分析，推薦一種能充分降低傳統(tǒng)能耗的太陽能熱系統(tǒng)。它非常適合太陽能與建筑相結(jié)合，實現(xiàn)多能源互補。不僅適用于太陽能陽臺壁掛系統(tǒng)、也適用于太陽能集中集熱分戶儲熱系統(tǒng)。 　　1太陽能熱利用系統(tǒng)面對用戶需要解決的問題 　　1.可以隨時提供用戶舒適可靠的熱水，在多能源互補中，充分利用太陽能，優(yōu)先使用太陽能熱水，充分利用太陽能產(chǎn)生的余熱。 　　2.太陽能熱利用受到用戶，特別是地產(chǎn)商的詬病。 　　1）系統(tǒng)管理及系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題。 　　2）現(xiàn)有太陽能系統(tǒng)大多沒有做到：優(yōu)先使用太陽能熱水，充分利用太陽能產(chǎn)生的余熱，沒有達到用戶期望的使用要求和節(jié)能減排效果。 　　2恒溫?fù)Q向閥做到“光熱優(yōu)先，余熱利用” 　　2014年5月，我們調(diào)研了一家位于安徽合肥的大型太陽能示范項目。在調(diào)研時了解到，一個三口之家，用太陽能陽臺壁掛提供生活熱水，在春季每月用電量是200kW·h。 　　在不用太陽能提供熱水的三口之家春季耗電量一般是60kW·h~70kW·h。太陽能熱水器相當(dāng)于消耗這個三口之家2/3的生活用電。 　　難怪有地產(chǎn)商說太陽能熱水器是只“電老虎”。我們下面分析一下太陽能熱系統(tǒng)大量耗電的真正原因是什么，這種情況能否改變？ 　　下面我們先分析一下常見的集熱補熱一體型太陽能系統(tǒng)（如圖1 所示）運行過程： 　　1.由于用水高峰一般在夜間，在白天陽光不足的情況下，系統(tǒng)一般采用電熱恒溫方式保證用戶用水溫度。 　　2.水箱出水設(shè)定溫度假定為50℃，出水溫度低于40℃時，一般就不能滿足用戶的洗浴需求。此時水箱平均水溫也在35℃左右。此類太陽能系統(tǒng)實際是用電能維持較高的基礎(chǔ)水溫。由于換熱系統(tǒng)中，介質(zhì)間溫差越大，換熱效率越高。經(jīng)過電加熱的熱水與太陽能的熱轉(zhuǎn)換效率將大大降低，從而增加了電能的消耗，傳統(tǒng)能源消耗居高不下。 　　以云南昆明太陽能系統(tǒng)為例，系統(tǒng)和環(huán)境條件如下： 　　年平均水溫15℃，出水設(shè)定溫度50℃，即水箱內(nèi)水溫不足50℃時，輔助能源定時或定溫加熱水箱中的水至50℃。當(dāng)太陽能把基礎(chǔ)水溫提高到35℃時，此時太陽能余熱所節(jié)約能源也將達到57%。設(shè)計太陽能熱水系統(tǒng)時，太陽能年平均貢獻率65.8%，如果采用集熱補熱一體模式，基礎(chǔ)水溫由15℃提高到35℃實際由輔助電能來實現(xiàn)，此時太陽能實際平均貢獻率只有8%，太陽能熱水系統(tǒng)變成了名副其實的“電老虎”。此時的電熱輔熱在系統(tǒng)中抑制了大部分可利用的太陽能熱能。集熱補熱一體型與光熱優(yōu)先，余熱利用型如圖2所示 　　3. 解決上述問題的關(guān)鍵是光熱集熱與多能源補熱分離，使系統(tǒng)做到“光熱優(yōu)先，余熱利用”。 　　什么方法即能做到“光熱集熱，多能源補熱分離”，又能保證“良好用戶體驗”呢？其中有效的方式就是：使用北京溫寧溫控設(shè)備有限公司的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自動三通換向閥裝置實現(xiàn)水流流向轉(zhuǎn)換，做到太陽能集熱水箱與補熱水箱中熱水的無縫切換。恒溫?fù)Q向閥如圖3所示。 　　恒溫?fù)Q向閥工作原理：當(dāng)來自太陽能的集熱水溫高于換向閥設(shè)定溫度時，熱水不經(jīng)過輔助加熱，直接入戶使用，當(dāng)來自太陽能的集熱水溫低于換向閥設(shè)定溫度時，熱水經(jīng)過輔助熱源加熱后，再入戶使用。 　　在光熱集熱與多能源補熱分離系統(tǒng)中可以利用不同形式的輔助能源對太陽能進行補熱，如：即熱式電熱水器、儲熱式電熱水器、燃?xì)鉄崴?/strong>、空氣源熱泵等。集熱與輔助能源分離系統(tǒng)示意如圖4所示。 　　這種集熱補熱分離系統(tǒng)即使只把市政水進行預(yù)熱，也能大幅度降低傳統(tǒng)能源消耗：如果水溫從15℃最終加熱到50℃，太陽能把水溫從15℃即使只預(yù)熱到35℃，也占居了整體上57%的能源需求。（北京溫寧溫控設(shè)備有限公司馮建京）