陶瓷太陽熱水系統(tǒng)介紹

1 項目概況 　　國際太陽能競賽是以全球高校為參賽單位的太陽能建筑科技競賽活動。參賽隊需設(shè)計、建造并運行一座單純依靠太陽能，面積60~100m2功能完善、舒適、具有可持續(xù)性的太陽能住宅，競賽考評期間組織者將切斷所有的外界能源供應(yīng)，要求太陽能需滿足3～6名人員在建筑中正常居住所需的能源消耗并保持室內(nèi)溫、濕度舒適的環(huán)境。 　　2013年國際太陽能競賽于2013年8月在中國山西大同市舉辦。本文介紹的是倫敦都市大學(xué)、廣州美術(shù)學(xué)院與東鵬陶瓷公司合作設(shè)計安裝的陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)共安裝6m2陶瓷太陽能板，設(shè)計1臺500L的承壓式不銹鋼水箱（夾層200L填充相變材料），陶瓷太陽能板與水箱間采用水泵強制循環(huán)，2kW電熱管輔助加熱，每天約能為建筑提供300～500L60℃的生活用熱水。 　　2 陶瓷太陽能板簡介 　　陶瓷太陽能板是一種以普通陶瓷為基體，表面涂施對太陽光有高吸收率的釉層材料后，經(jīng)1200℃一次性燒成的薄壁中空太陽能集熱體，太陽吸收比在0.93 以上。其成本低、壽命長、性能穩(wěn)定，不腐蝕、不老化、不褪色，無毒、無害、無放射性，涂層永不脫落，陽光吸收率不衰減等特點，具有長期較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，與建筑同壽命，容易與建筑結(jié)合安裝，是一種新型的太陽能集熱器。 　　3 系統(tǒng)工作原理 　　陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)采用溫差循環(huán)，間接加熱的方式進行工作，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器受陽光照射水溫升高，集熱器出水口的溫度高于水箱底部的水溫且達到設(shè)定值時，太陽能循環(huán)泵自動啟動，將集熱器內(nèi)高溫?zé)崴畨喝胨鋬?nèi)置的換熱盤管，通過換熱盤管與水箱內(nèi)較低溫度的熱水進行熱量交換，從而使水箱內(nèi)的水溫度升高。 　　集熱器出口的水溫逐漸降低，當(dāng)降低至與水箱底部的熱水溫度差達到設(shè)定值時，太陽能循環(huán)泵自動停止，等待下一次集熱器溫度升高時再循環(huán)。 陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)置有循環(huán)回水泵，當(dāng)供熱水管網(wǎng)的水溫低于設(shè)定值時，循環(huán)回水泵自動啟動，將管網(wǎng)的低溫?zé)崴榛厮?，同時往管網(wǎng)補充較高溫度的熱水，使衛(wèi)生器具打開即能快速流出足夠溫度的熱水。 　　陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)有電輔助自動加熱裝置，當(dāng)連續(xù)陰雨天太陽能產(chǎn)熱水溫度不足時，在設(shè)定時間內(nèi)，如果水箱水溫低于設(shè)定值，電輔助加熱裝置會自動啟動，將水箱上部的水加熱到設(shè)定溫度后自動停止。 　　4 經(jīng)濟效益及社會效益 　　本陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)共安裝陶瓷太陽能板6m2，可實現(xiàn)晴天日產(chǎn)60℃熱水300L 以上，每天可節(jié)省電能12.2 kW·h（初始水溫25℃）。陶瓷太陽能板使用壽命在50 年以上，其他設(shè)備和配件通過保養(yǎng)或達到使用年限時，投入少量資金更換即可繼續(xù)使用。系統(tǒng)累計使用50年可節(jié)約15.25萬kW·h電（每年晴好天氣估計為250天），相當(dāng)于61噸標準煤，減少污染物排放二氧化碳（CO2）152.0噸、二氧化硫（SO2）4.6 噸和氮氧化物（NOx）2.3t，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。 　　5 本陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)點 　　1.采用新型的陶瓷太陽能集熱器，集熱器壽命長，涂層永不脫落，效率永不衰減。 　　2.熱水箱內(nèi)采用新型相變材料保溫和儲存熱量，相變材料在水箱水溫高于相變溫度時，會發(fā)生相變，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，其過程吸收大量的熱量并儲存起來。當(dāng)使用熱水過程中水箱水溫下降，相變材料再從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，釋放出大量熱量加熱補充進來的冷水，延長系統(tǒng)熱水的供應(yīng)時間，一天采集的太陽能熱量可連續(xù)供應(yīng)約三天熱水。 　　3.采用不銹鋼內(nèi)膽承壓水箱，出水水壓穩(wěn)定，與冷水壓力平衡，無需加壓供水，減少水壓波動而引起的供熱水溫度不穩(wěn)定現(xiàn)象。 　　4.承壓水箱內(nèi)置銅制雙盤管，可同時用作太陽能熱媒水換熱，也可以一個用作室內(nèi)房間的采暖，一個用作太陽能熱媒水換熱，使系統(tǒng)具備多功能用途，適合不同地區(qū)不同系統(tǒng)需求。 　　6 系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)（見表1） 　　7 熱水供應(yīng)評分（見表2） （廣東東鵬陶瓷有限公司黃桂通）