淺析全玻璃熱管集熱器太陽能供熱采暖系統(tǒng)

摘要：全玻璃熱管集熱器排空式太陽能供熱采暖系統(tǒng)供給建筑物冬季采暖和其他用熱系統(tǒng)，具有集熱效率高、可排空、防炸管、能耗低、可靠性高和輔助能源更換便捷等優(yōu)點(diǎn)，市場前景廣闊。 　　0前言 　　太陽能集熱器用于采暖被叫做主動式太陽能采暖。從太陽能集熱器產(chǎn)品來劃分，可分為平板集熱器采暖系統(tǒng)和真空管集熱器采暖系統(tǒng)；從太陽能集熱系統(tǒng)是否承壓，可分為太陽能閉式集熱采暖系統(tǒng)和太陽能開式集熱采暖系統(tǒng)。 　　目前市場上平板集熱器用于采暖系統(tǒng)中，價(jià)格相對便宜，但冬季熱性能較差，氣溫在0℃以下時(shí)，和相同采光面積全玻璃真空太陽集熱管式太陽能集熱器的熱量相距越發(fā)明顯。使用全玻璃真空太陽集熱管的開式太陽能集熱器價(jià)格便宜，但由于管中有一定量的水系統(tǒng)，使得可靠性略差。作為市場新產(chǎn)品的全玻璃熱管真空太陽集熱管式集熱器具有較好的熱性能和適宜的成本。另外，優(yōu)化設(shè)計(jì)的玻璃熱管集熱器聯(lián)箱可全排空，整個(gè)太陽能集熱系統(tǒng)也可做系統(tǒng)排空防凍，在采暖系統(tǒng)上優(yōu)勢突出。 　　利用這種新型排空式玻璃熱管太陽能集熱器設(shè)計(jì)而成的全排空集熱系統(tǒng)，通過集成式泵站、外置式多輔助能源、智能控制器和分室控制，具有系統(tǒng)集熱效率高、可排空、防炸管、能耗低、可靠性高和輔助能源更換便捷等優(yōu)點(diǎn)；獨(dú)特的輔助熱源獨(dú)立回路設(shè)計(jì)，最大程度地利用有效能源，系統(tǒng)集成式泵站設(shè)計(jì)，降低安裝難度，提高系統(tǒng)可靠性；采用采暖專用基于大數(shù)據(jù)量處理的智能控制器，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化、自動化運(yùn)行。 　　1系統(tǒng)組成 　　全玻璃熱管集熱器排空式太陽能供熱采暖將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，供給建筑物冬季采暖和其他用熱的系統(tǒng)，系統(tǒng)由排空式玻璃熱管太陽能集熱器、采暖貯熱水箱、生活熱水水箱、系統(tǒng)集成泵站、輔助熱源、控制器、系統(tǒng)管路和末端散熱器構(gòu)成。如圖1。 　　2系統(tǒng)運(yùn)行原理 　　可排空的玻璃熱管太陽能集熱器把太陽能轉(zhuǎn)變成熱能，使集熱器聯(lián)箱升溫，集熱循環(huán)泵把采暖貯熱水箱中的水注入太陽能集熱器中進(jìn)行循環(huán)加熱。加熱過的熱水儲存在采暖儲熱水箱中。當(dāng)室內(nèi)氣溫低于采暖設(shè)定溫度時(shí)，采暖循環(huán)泵啟動，把貯熱水箱中的熱水經(jīng)輔助熱源泵注入采暖末端散熱，當(dāng)輔助熱源內(nèi)循環(huán)水溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，輔助熱源啟動，反之，采暖回水不再流回貯熱水箱，直接經(jīng)輔助熱源加熱，進(jìn)入采暖末端。當(dāng)室內(nèi)氣溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，采暖循環(huán)泵停止運(yùn)行。在啟動輔助能源的同時(shí)，只要太陽能集熱器的溫度高于水箱溫度，太陽能集熱系統(tǒng)照常工作，最大限度地利用太陽能，減少常規(guī)能源消耗。 　　圖1全玻璃熱管集熱器排空式太陽能供熱采暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 　　生活熱水由搪瓷承壓水箱提供，水箱內(nèi)置換熱盤管，當(dāng)采暖貯熱水箱水溫高于生活熱水水箱溫度一定值后，換熱循環(huán)水泵（小型屏蔽泵）啟動，通過盤管加熱的方式把生活熱水水箱加熱，當(dāng)天氣不好時(shí)，自動啟動電加熱進(jìn)行加熱，和采暖無關(guān)聯(lián)。 　　系統(tǒng)防凍通過集熱器和管道排空來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度、集熱器內(nèi)溫度低于設(shè)定值，打開相應(yīng)閥門，集熱器和管道進(jìn)行全排空。節(jié)省由于系統(tǒng)防凍所需的伴熱帶等，節(jié)省能源，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，提高系統(tǒng)效率。如圖2。 　　3系統(tǒng)運(yùn)行模式 　　本系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式儲存熱水，主要提供生活熱水和地板采暖兩項(xiàng)功能，生活熱水采用承壓運(yùn)行（和電熱水器一樣），采暖儲熱水箱一直保持一定水位。 　　集熱器吸收太陽輻射的能量，集熱器內(nèi)導(dǎo)熱介質(zhì)溫度（T1）逐漸升高，當(dāng)T1＞水箱溫度（T2）設(shè)定值時(shí)，集熱循環(huán)泵P1 啟動：當(dāng)T1-T2＜設(shè)定值時(shí)，P1停止，等待下一次循環(huán)。 　　采暖季內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)氣溫（T4）＜ 設(shè)定溫度（Tset）時(shí)，控制系統(tǒng)啟動P2，啟動電加熱器，當(dāng)T2＞Tset時(shí)，電加熱器不啟動；當(dāng)T2＜Tset 時(shí)，電加熱器啟動。通過電加熱器的熱水經(jīng)分水器送到各采暖房間，然后從集熱器回來的采暖回水經(jīng)過電動三通閥，當(dāng)回水溫度（T3）＜T2時(shí)，采暖回水回到水箱，水箱內(nèi)的熱水繼續(xù)供給室內(nèi)。當(dāng)T3＞T2時(shí)，回水直接經(jīng)電加熱器進(jìn)行加熱到一定溫度（Tset），供給室內(nèi)，不再回到儲熱水箱。當(dāng)室內(nèi)氣溫達(dá)到設(shè)定溫度，P2停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 　　當(dāng)儲熱水箱水位達(dá)到最低水位H2時(shí)，E1打開，儲熱水達(dá)到設(shè)定上限水位。在啟動輔助能源的同時(shí)，只要太陽能集熱器的溫度高于水箱溫度，太陽能集熱系統(tǒng)照常工作，最大限度地利用太陽能，減少常規(guī)能源消耗。 　　P3為生活熱水水泵（小型屏蔽泵），采暖儲熱水箱的熱水通過P3與生活熱水水箱進(jìn)行熱交換，當(dāng)T2＞生活熱水水箱溫度（T5）時(shí)，通過盤管加熱的方式把生活熱水水箱加熱，當(dāng)天氣不好時(shí)，生活熱水水箱中內(nèi)置電加熱器會自動啟動。如圖3。 　　4結(jié)論 　　該系統(tǒng)通過采暖季運(yùn)行，積累了大量的應(yīng)用數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和用戶體驗(yàn)，得出以下結(jié)論： 　　1. 可排空式玻璃熱管集熱器集熱效率高，太陽能熱利用效率達(dá)36%。2. 可實(shí)現(xiàn)有效排空，有效防止炸管、凍裂等現(xiàn)象出現(xiàn)，可靠性顯著提高。3.該產(chǎn)品性能符合設(shè)計(jì)要求，滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對該產(chǎn)品技術(shù)、功能要求。4. 系統(tǒng)泵站運(yùn)行穩(wěn)定，降低了安裝難度，提高了安裝效率。5. 采暖控制器運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)采暖系統(tǒng)運(yùn)行完全智能化。 　　因此這種新型的太陽能供熱采暖系統(tǒng)使用可靠、太陽能可利用熱效率高、使用方便，市場前景廣闊。