淺析陽臺壁掛夾套式水箱強制循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化

摘要 陽臺壁掛夾套式水箱強制循環(huán)系統(tǒng)是自然循環(huán)系統(tǒng)的升級產(chǎn)品，由于其安裝靈活、成本合理而受到市場認可。本文簡單介紹陽臺壁掛強制循環(huán)智能控制系統(tǒng)兩個性能優(yōu)化：循環(huán)泵流量調(diào)節(jié)和介質(zhì)的液位指示。 　　0 引言 　　隨著社會的發(fā)展，一方面城市建筑密度日益增加，樓宇日益高層化，有限的建筑空間難以安裝足夠多的傳統(tǒng)太陽能熱水器，另一方面，傳統(tǒng)的太陽能熱水器在一定程度上影響了城市美觀，這就需要合理規(guī)劃太陽能熱水器與建筑相結(jié)合。在國家政策引導下，太陽能熱水系統(tǒng)與建筑有機結(jié)合，將成為未來太陽能熱水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。隨著夾套式陽臺壁掛系列水箱市場份額不斷擴大，針對不同安裝條件，太陽能與建筑相結(jié)合的安裝要求也越來越高，單一陽臺壁掛自然循環(huán)系統(tǒng)無法滿足所有需求，其衍生的強制循環(huán)系統(tǒng)很好彌補了這一缺陷。 　　下面，我們來介紹一下夾套式承壓搪瓷水箱應用于強制循環(huán)系統(tǒng)需要注意的幾個方面及系統(tǒng)優(yōu)化： 　　1 選擇陽臺壁掛夾套式水箱強制循環(huán)系統(tǒng)注意的幾個方面 　　1．搪瓷水箱夾套換熱器當中氧化皮及雜質(zhì)處理； 　　2．進、出循環(huán)管口合理位置設置； 　　3．集熱器選擇； 　　4．智能控制系統(tǒng)設計； 　　5．使用合格導熱介質(zhì)，介質(zhì)有多項金屬防腐性能，并具備防凍、防沸、環(huán)境保護、低泡、高流動性和保水性等基本要求。 　　2 系統(tǒng)優(yōu)化 　　2.1循環(huán)泵的流量調(diào)節(jié) 　　2.1.1優(yōu)化原因 　　陽臺壁掛夾套式水箱強制循環(huán)系統(tǒng)使用的循環(huán)泵為外購定制，考慮到成本、安全等因素，選擇10W左右單相低壓直流無刷水泵，其靜態(tài)揚程2 m～3m，靜態(tài)流量約8L/min，這樣的配置基本都能滿足系統(tǒng)需要。但實際每個工程都存在一定差異，主要有水箱與集熱器距離、集熱器結(jié)構(gòu)、工程安裝環(huán)境和管徑等，這些都會影響換熱效率，從而需要調(diào)整循環(huán)泵的參數(shù)，如果每個工程都訂制不同參數(shù)的循環(huán)泵，這也不利于量產(chǎn)和售后服務，但是選擇單一參數(shù)循環(huán)泵，又會大幅降低熱循環(huán)效果，使該系統(tǒng)優(yōu)勢得不到體現(xiàn)，這就需要我們通過技術(shù)手段調(diào)整循環(huán)泵的參數(shù)，在工程安裝調(diào)試階段使系統(tǒng)熱性能達到最佳，下面根據(jù)GB50015《建筑給水排水設計規(guī)范》專用計算軟件來估算出循環(huán)泵需要的參數(shù)。 　　條件：水箱與集熱器距離約8m，U型真空管集熱器，采用DN15管道連接。 　　計算：鋼管公稱直徑DN15，外徑21.25mm，內(nèi)徑15.75mm，計算內(nèi)徑14.75mm。 　　流量Q=0.04 L/s (集熱器面積2m²) 　　流速V=0.23 m/s 　　水力坡降1000i=19.102 　　16m鋼管沿程水頭損失h=0.31m 　　循環(huán)口落差0.3m 　　如果附加30%的局部水頭損失，則總水頭損失h=0.79m。 　　結(jié)果：所需靜態(tài)揚程約為0.8m。 　　我們可以看出，該條件下實際所需靜態(tài)揚程不會超過1m，功率不足5W；這會造成集熱器中熱量無法有效傳遞給水箱，熱量在多次循環(huán)中損失，并未達到節(jié)能效果。如果該例中選擇蛇管式平板集熱器，則需要靜態(tài)揚程2.5m的循環(huán)泵，所以二者相差甚遠。 　　2.1.2優(yōu)化說明 　　如果采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，通過改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變周期控制其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過改變此脈沖的調(diào)制周期來實現(xiàn)。這樣，使調(diào)壓和調(diào)頻兩個作用配合一致，且與中間直流環(huán)節(jié)無關(guān)，因而加快了調(diào)節(jié)速度，改善了動態(tài)性能。由于輸出等幅脈沖只需恒定直流電源供電，可用不可控整流器取代相控整流器，使電網(wǎng)的功率因數(shù)大大改善。利用PWM逆變器能夠抑制或消除低次諧波，加上使用自關(guān)斷器件，開關(guān)頻率大幅提高，輸出波形可非常接近正弦波。采用單相直流無刷水泵，在低成本前提下，通過改變脈沖寬度來控制輸出電壓，使水泵的揚程，流量相應改變。 　　系統(tǒng)具備實際流量指示功能，在LCD上觀察系統(tǒng)流量（如圖1所示），如果流量顯示不正常，表明在系統(tǒng)中有空氣或者缺液等故障，排除后系統(tǒng)即可正常運行。 圖1　系統(tǒng)流量 　　2.2介質(zhì)的液位指示功能 　　2.2.1優(yōu)化原因 　　導熱介質(zhì)由于安裝或使用時間等原因，存在缺少或缺失等實際情況，在系統(tǒng)安裝調(diào)試和用戶使用階段，介質(zhì)的多少需要通過人工方法去判斷，解決用戶因缺少經(jīng)驗而不知所措的問題。 　　2.22優(yōu)化說明 　　我們采用信號收集法來判斷介質(zhì)多少，通過水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進將夾套換熱器均分4份（如圖2所示），通過收集四點信號，預置介質(zhì)水位25%、50%、75%、100%；當水位從高變低，出現(xiàn)缺水狀態(tài)時，蜂鳴報警，同時25%水位閃爍；該技術(shù)將模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字，真實反映液位狀態(tài)。 圖2　夾套換熱器均分4份 　　3 總結(jié) 　　陽臺壁掛夾套式水箱強制循環(huán)系統(tǒng)的改進，有利于陽臺壁掛系統(tǒng)推廣使用。太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相結(jié)合，需要太陽能行業(yè)專家、建筑設計師、電氣專家等相關(guān)專業(yè)人士以及房地產(chǎn)開發(fā)商共同參與、共同努力、共同創(chuàng)造。太陽能熱水系統(tǒng)工程商在實際工程安裝中積累了很多經(jīng)驗和實例，值得各生產(chǎn)企業(yè)借鑒、學習。推動太陽能建筑技術(shù)發(fā)展是我們義不容辭的責任。只有通過多方攜手合作，在實際設計中積極探索、反饋，才能創(chuàng)新突破，創(chuàng)造出新穎的太陽能與建筑相結(jié)合的產(chǎn)品。（浙江鴻樂光熱科技有限公司  褚力飛  顧云杰）