間接分離式太陽能熱水系統(tǒng)的安裝調(diào)試

1系統(tǒng)簡介 　　間接分離式太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器和儲熱水箱完全分離，它通過工質(zhì)換熱生產(chǎn)太陽能熱水，其集熱方式為溫差循環(huán)，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到集熱器內(nèi)介質(zhì)溫度高于儲熱水箱底部溫度一定值時，啟動集熱循環(huán)泵把集熱器內(nèi)的高溫工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移到水箱的低溫水中，從而加熱低溫水。當(dāng)兩者溫差降低到一定值時集熱循環(huán)停止，如此往復(fù)循環(huán)，水箱中的水就被逐漸加熱。 　　由于采用低冰點(diǎn)高沸點(diǎn)的的傳熱工質(zhì)，即使在高寒地區(qū)的冬季也可安全穩(wěn)定運(yùn)行。儲熱水箱可以為封閉承壓式也可以是非承壓式，其工作原理如圖1所示。 　　2系統(tǒng)組成 　　間接分離式太陽能熱水系統(tǒng)由集熱系統(tǒng)、儲熱系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四個部分組成。集熱系統(tǒng)是平板集熱器、玻璃金屬封裝熱管集熱器、帶金屬流道的U型集熱器；儲熱系統(tǒng)是承壓式、非承壓式，換熱器既可以內(nèi)置在水箱內(nèi)也可以放置在水箱外；管路系統(tǒng)包括用來做熱量交換的集熱循環(huán)換熱管路和用來提供生活熱水的冷熱水管路，集熱循環(huán)管路系統(tǒng)主要有循環(huán)管道、循環(huán)泵、安全閥、組合閥、多通閥、膨脹罐、壓力表等配件組成、對于儲熱水箱容量小于600L的家用分離式太陽能熱水系統(tǒng)，廠家為方便安裝往往把循環(huán)泵、安全閥、組合閥、多通閥、壓力表等組合成一體俗稱泵站；冷熱水管路有減壓閥、安全閥、單向閥、循環(huán)泵等組成；控制系統(tǒng)由高性能計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，可以實現(xiàn)溫度控制、循環(huán)泵控制、輔助能源控制等功能。 　　3安裝條件和注意事項 　　3.1安裝位置 　　必須有集熱器安裝空間，集熱器采光面應(yīng)正南或南偏西10°以內(nèi)，當(dāng)前方無遮擋，安裝水箱的設(shè)備間應(yīng)有良好的排水措施、冷熱水管道接口及專用接地和防漏電的電源。 　　3.2建筑物承重 　　集熱器安裝處承載能力要＞廠家提供集熱器的數(shù)據(jù)，水箱間的承重能力要滿足水箱滿載后的重力。 　　3.3管路同步施工 　　由于太陽能集熱器安裝在室外，因此在建筑施工時同步做好太陽能集熱管路的施工，并做好保壓檢漏工作。冷熱水管也要在建筑施工時同步施工，對熱水使用要求高的用戶還要預(yù)留熱水回水管路。 　　3.4水箱間自來水 　　供水壓力要保證最高用水點(diǎn)出水壓力≥50kPa。 　　4安裝和調(diào)試步驟 　　4.1室外集熱器安裝 　　4.1.1無論集熱器安裝在平屋面或者坡屋面上都要保證集熱器基礎(chǔ)和建筑牢固結(jié)合，既可以使用現(xiàn)場澆制混凝土基礎(chǔ)也可以采用預(yù)制件或鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，集熱器基礎(chǔ)施工結(jié)束后要保證屋面的防水性能不受影響。 　　4.1.2集熱器支架的制作應(yīng)采用高強(qiáng)度耐腐蝕金屬材料制作，制作好的集熱器支架和集熱器基礎(chǔ)牢固結(jié)合，采用焊接方法、螺栓連接，如采用焊接方法施工，要對施焊點(diǎn)進(jìn)行防腐處理。 　　4.1.3集熱器在支架上的固定方式有多種，但要堅持便于拆卸和維修更換的原則，集熱器之間的連接應(yīng)采用具有熱脹冷縮補(bǔ)償能力的柔性連接件，且能承受高溫高壓，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。 　　4.1.4大面積集熱器要以矩陣形式安裝，每個陣列的集熱器數(shù)量分配合理，否則會造成管路循環(huán)不暢，管道壓力不平衡，影響集熱器的集熱效率和壽命。決定集熱器串聯(lián)數(shù)多少的因素是集熱器自身結(jié)構(gòu)，主要和主流道截面積、集熱器壓力降、并聯(lián)組數(shù)的多少和管道截面積有關(guān)。集熱器串并聯(lián)和循環(huán)管路接法（如圖2所示）。 　　4.1.4.1串聯(lián)塊數(shù)的計算 　　集熱系統(tǒng)的流量是0.015L/（m2·s），根據(jù)集熱器的主流道直徑，其流速為0.8m/s，介質(zhì)流過集熱器陣列后溫度升高5℃，太陽輻照能為800W/m2。如果集熱器的集熱面積為2m2，集熱效率為50%，主流道直徑為20mm，計算過程如下： 　　查手冊得到管道直徑為40mm，熱水流速上限為1.0m/s，表1是常用管道流速表 　　把主管流速v2=1.0m/s代入（5）式進(jìn)行驗算，則R=srqt（4×10×10×0.8）=17.9（mm），管道直徑為36mm，實際上沒有這種規(guī)格的管道，因此我們選用直徑為40mm的主管道。 　　4.2集熱器循環(huán)管的安裝 　　4.2.1循環(huán)管路用材選用承壓能力強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕的金屬材料，常用的管道材料有銅管、不銹鋼管和不銹鋼波紋管。 　　為提高管路系統(tǒng)的壽命，減少維護(hù)工作量，應(yīng)盡量減少接頭尤其是隱蔽管道井中不應(yīng)有接頭，為補(bǔ)償熱脹冷縮產(chǎn)生的管道長度變化，應(yīng)預(yù)留一定的膨脹量，管路循環(huán)連接方法見圖1系統(tǒng)運(yùn)行原理圖。 　　隨著技術(shù)的進(jìn)步目前有部分廠家采用卡壓式薄壁不銹鋼管做集熱介質(zhì)循環(huán)管路，這種管路施工工藝簡單，操作方便，但要注意選用抗冷熱變化能力強(qiáng)，老化壽命長的優(yōu)質(zhì)密封圈，否則密封圈彈性降低，管路容易產(chǎn)生泄漏。 　　4.2.2泵站或組合閥的安裝 　　要實現(xiàn)集熱回路的清洗、打壓檢漏、防凍液灌裝等功能及安全閥和膨脹罐等配件的安裝，循環(huán)管路中需要很多閥門，部分廠家為方便安裝調(diào)試，把這些閥門和管件集成在一起，行業(yè)內(nèi)稱為太陽能泵站。太陽能泵站具有安裝簡單、便于固定、接頭少、泄漏概率低等優(yōu)點(diǎn)，但造價相對高，廠家為降低成本，往往采用閥門組合的方式來實現(xiàn)泵站的功能。 　　4.2.2.1三通組合閥的安裝 　　三通組合閥主要為循環(huán)管路清洗、加壓檢漏、灌裝換熱工質(zhì)使用，其組合方式有兩種形式，圖3所示是三個閥門組合在一起的方式，如圖4所示三個閥門在循環(huán)泵的兩側(cè)，無論何種組合方式都要保證閥耐高溫，不泄漏介質(zhì)。 　　4.2.2.2組合四通的安裝 　　通過四通把循環(huán)管路系統(tǒng)中的安全閥、膨脹罐、壓力表等部件組合在一起，這樣管路緊湊，漏點(diǎn)少。壓力表應(yīng)采用耐熱型以保證在高溫下介質(zhì)長期穩(wěn)定工作，壓力表的表盤應(yīng)該在用戶便于觀察的位置。組合四通安裝示意圖（見圖5）。 　　4.3膨脹管的安裝和預(yù)充壓力調(diào)整 　　由于介質(zhì)溫度升高引起管路壓力變化，膨脹罐主要起調(diào)節(jié)作用，只有選擇合適的容積和預(yù)充壓力才能經(jīng)濟(jì)、安全保證系統(tǒng)運(yùn)行。膨脹罐在不同溫度和預(yù)充壓力下可吸收水的質(zhì)量曲線（見圖6），圖中上部6條曲線是預(yù)充壓力2bar（表顯壓力1bar）的膨脹罐容水量和預(yù)充壓力及溫度關(guān)系曲線，下部是預(yù)充壓力3bar（表顯壓力2bar）的膨脹罐容水量和預(yù)充壓力及溫度關(guān)系曲線，從曲線可以看出液體溫度越高膨脹罐所能吸收的液體質(zhì)量越少，預(yù)充壓力越大其吸收能力越小。 　　因此針對不同的系統(tǒng)要調(diào)整好膨脹罐的預(yù)充壓力，在低溫下為了保證介質(zhì)密度增加體積收縮時管中必須充滿液體，也必須在初次灌液時膨脹罐內(nèi)必須沖進(jìn)一定量的介質(zhì)，也就是說初始壓力要＞預(yù)充壓力一定值，根據(jù)膨脹罐的安裝位置，要經(jīng)過計算后調(diào)整預(yù)充壓力和初始壓力。圖7是分體式系統(tǒng)灌液和膨脹罐預(yù)充壓力及安全閥壓力關(guān)系。靜壓是由于集熱器和膨脹罐之間高度差引起的，膨脹罐安裝位置不同，靜壓不同，一般預(yù)充壓力比靜壓＞0.5bar，向系統(tǒng)灌裝防凍液時要保證灌裝后系統(tǒng)壓力比預(yù)充壓力＞0.4bar，因此在安裝膨脹罐前要根據(jù)靜壓數(shù)值調(diào)節(jié)其預(yù)充壓力，以保證系統(tǒng)安全工作。 　　膨脹罐預(yù)充壓力P0=h/10+0.5（bar） 　　管路初次灌液壓力P1=h/10+0.9（bar） 　　4.4循環(huán)管路的清洗檢漏和工質(zhì)灌裝 　　集熱循環(huán)系統(tǒng)管路制作完成后，要經(jīng)過清洗、打壓、檢漏、灌裝工質(zhì)等步驟，只有經(jīng)過水壓檢漏試驗才能灌裝防凍液。注意在清洗和水壓檢漏過程中關(guān)閉膨脹罐前部閥門，確保液體無法進(jìn)入膨脹罐。 　　4.4.1管路清洗 　　管路清洗時水桶內(nèi)存放自來水，K1、K2閥門打開，啟動水泵，把污水排到下水道，當(dāng)沒有雜物時把排水管放回水桶并把出水口深埋水中，連續(xù)運(yùn)行20min，以便排空系統(tǒng)空氣。 　　4.4.2管路水壓檢漏 　　當(dāng)管路運(yùn)行20min排空氣體后，關(guān)閉K1閥門，系統(tǒng)壓力逐漸升高，當(dāng)壓力達(dá)到安全閥壓力的0.9時關(guān)閉閥門K2，進(jìn)行系統(tǒng)保壓檢漏，清洗、檢漏和灌裝防凍液時的管路連接圖如圖8所示。30min后，證明管路無泄漏，這時打開膨脹罐前部的閥門，準(zhǔn)備灌裝工質(zhì)。 　　4.4.3灌裝工質(zhì) 　　當(dāng)水壓檢漏完畢，所有管路都不泄漏時就可以往循環(huán)管路中灌裝換熱工質(zhì)。 　　4.4.3.1打開圖8中K1、K2閥門，關(guān)閉K3閥門，啟動管道泵，水桶中的排水管排出水，倒入防凍液。 　　4.4.3.2觀察回水管路的變化情況，當(dāng)回水管路中流出防凍液時把回水管放回水桶，讓換熱工質(zhì)在循環(huán)管路和水箱間循環(huán)，循環(huán)20～30分鐘，確保管路中的氣泡全部排出，關(guān)小K1，打開K3，讓系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)3~5分鐘后關(guān)閉K1和K2，停止管道泵。通過調(diào)節(jié)K1的開度把管路壓力調(diào)整到4.3節(jié)中計算出的壓力。（北京海林太陽能設(shè)備有限公司常務(wù)副總經(jīng)理竇建清）