太陽能熱水系統(tǒng)管路防凍技術淺談

0前言 　　在結(jié)冰區(qū)，冬季如何保證太陽能熱水系統(tǒng)正常運行，安全度過嚴寒冰凍，這是太陽能設備廠家及安裝企業(yè)應該認真考慮的問題。為了減少熱量散失，太陽能集熱器和系統(tǒng)管路都應有保溫措施。這些保溫措施可以顯著地減少熱量散失，同時也可延緩系統(tǒng)管路結(jié)冰。但這些保溫措施，不能確保系統(tǒng)在嚴寒的冬季不結(jié)冰，若管路系統(tǒng)結(jié)冰，將可能使得系統(tǒng)管路中的管件、閥門凍裂，系統(tǒng)漏水，嚴重時管道內(nèi)水結(jié)冰脹裂管道，導致整個系統(tǒng)癱瘓。因此，北方地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)必須考慮防凍問題，太陽能熱水系統(tǒng)才能安全、可靠地經(jīng)受嚴寒的考驗。 　　1排空防凍技術 　　1.1適用范圍 　　平板太陽能熱水系統(tǒng)，集熱面積<100m2。 　　1.2防凍原理 　　設計安裝太陽能熱水系統(tǒng)的儲熱水箱應低于系統(tǒng)管路和太陽能集熱器，當系統(tǒng)循環(huán)水泵停止循環(huán)后，太陽能集熱器和系統(tǒng)管路中的水自動回流到儲熱水箱中，使太陽能集熱器和系統(tǒng)管路排空，從而達到防止冬季結(jié)冰的目的。這種排空防凍方式要求儲熱水箱必須低于太陽能集熱器和系統(tǒng)管道。排空防凍是一種主動防凍的方式，防凍比較可靠，尤其是回流排空防凍。選用排空防凍時，系統(tǒng)設計安裝時需考慮系統(tǒng)管路的坡度，以利于水回流或排空通暢。 　　1.3安裝要求 　　平板集熱器及管道安裝坡度≧1%。 　　2防凍液二次換熱防凍系統(tǒng) 　　2.1防凍液性能參數(shù) 　　太陽能循環(huán)系統(tǒng)專用防凍液是集防腐、阻垢為一體的環(huán)保防凍導熱液。導熱性能優(yōu)良，在高溫情況下（120℃）性能非常穩(wěn)定，其熱膨脹性遠低于水，可保護鐵、鋁、銅、錫等大部分金屬管道；聚乙烯、聚丙烯等合成材料不受腐蝕，無毒環(huán)保，可出口歐盟等國。主要原料為食品級及藥品級多元醇，不含乙二醇（有毒性），在使用過程中，萬一系統(tǒng)發(fā)生意外泄漏太陽能防凍液情況，人體接觸或吸入該太陽能防凍液也對人體無害。適合于不同溫度下的不同地區(qū)應用。此類系統(tǒng)應注意系統(tǒng)管路選材。 　　2.2適用類別 　　1.U型管集熱器、熱管式集熱器、直流管集熱器組成的系統(tǒng)。 　　2.間歇性用水系統(tǒng)（如：學校）需安裝散熱裝置和自動補液裝置。 　　3.不間斷用水系統(tǒng)（如：醫(yī)院、賓館等）應增加備用水箱儲存多余熱量，并配有自動補液裝置。 　　3電伴熱帶防凍技術 　　3.1電伴熱帶概述 　　電伴熱作為一種有效的管道（儲罐）保溫及防凍方案一直被廣泛應用。其工作原理是通過伴電伴熱帶散發(fā)一定的熱量，通過直接或間接的熱交換補充被伴熱管道的熱損失，以達到升溫、保溫或防凍的正常工作要求。 　　3.2工作原理 　　自限溫類電伴熱帶接通電源后（注意尾端線芯不得連接），電流由一根線芯經(jīng)過導電的PTC 材料傳到另一線芯而形成回路。電能使導電材料升溫，其電阻隨即增加，當芯帶溫度升至某個數(shù)值后，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，其溫度不再升高，與此同時電熱帶向溫度較低的被加熱體傳熱。電熱帶的功率主要受控于傳熱過程，隨被加熱體的溫度自動調(diào)節(jié)輸出功率，而傳統(tǒng)的恒功率加熱器卻無此功能。 　　3.3規(guī)格、參數(shù)（見表1） 　　1.電纜結(jié)構：內(nèi)層導電熱塑料、外層為雙層阻燃聚烯烴并帶有屏蔽層電伴熱。 　　2.溫度范圍：最高暴露溫度85℃，最高表面溫度85℃，最高維持溫度65℃，最低使用溫度-60℃。 　　3.施工溫度：最低-5℃。 　　4.熱穩(wěn)定性：由10℃-99℃間來回循環(huán)300次后，電纜發(fā)熱量維持在90%以上。 　　5.彎曲半徑：室溫20℃時為25.4mm -30℃時為35.0mm。 　　6.起動電流（10℃）0.4A/m。 　　7.電伴熱帶常規(guī)施工做法 　　1）安裝電伴熱帶時，不應打硬折或長距離拽拉踩壓。注意防止電伴熱帶外層絕緣劃破損壞。 　　2）連接電伴熱帶時，應注意不能超過電伴熱帶最大使用長度，電伴熱帶最大使用長度為100m。 　　3）常規(guī)閘門、法蘭按廠家《設計安裝維護指南》圖例施工（見圖1-3）。 　　4）平敷電伴熱帶的位置應在管道水平下端的位置緊貼管壁保持結(jié)合緊密進行施工。 　　5）纏繞方式按照安裝系數(shù)，進行施工。 　　6） 電伴熱帶應用鋁箔膠帶全程纏繞，每間隔500mm-700mm 用耐溫膠帶纏繞一周確保電熱帶與管道保持緊密結(jié)合。 　　7）法蘭處介質(zhì)易泄漏，纏繞電伴熱帶時應避開其正下方。 　　3.4 某公司的施工方法（見圖4） 　　2.平敷電伴熱帶的位置應在管道水平下端緊貼管壁保持結(jié)合緊密。 　　3.安裝電伴熱帶時，不應打折或長距離拽拉踩壓，注意防止電伴熱帶外層絕緣劃破損壞。 　　4.管路木托處電伴熱帶應緊貼管壁穿過木托敷設。 　　5.拐彎處電伴熱帶穿軟管敷設于管路上。 　　3.5電伴熱帶控制方法 　　1. 手動控制。冬季來臨時，人工合上控制開關，電伴熱帶通電來加熱管道避免被凍。但手動控制不可靠，許多安裝太陽能熱水系統(tǒng)的用戶沒有專人管理太陽能熱水系統(tǒng)，冬季時無人合閘或忘記合閘，導致系統(tǒng)管道被凍。冬季過后，沒人或忘記給電伴熱帶斷電，導致電伴熱帶一直加熱管道，不僅浪費電能，又減少電伴熱帶的使用壽命。 　　2.自動控制。據(jù)多年的設計安裝經(jīng)驗，環(huán)境溫度低，系統(tǒng)管道的溫度不一定低（保溫效果好的情況下），若此時啟動電伴熱帶費電。這種控制方式節(jié)省電能又能延長電伴熱帶的使用壽命，同時達到智能控制的目的。（北京索樂陽光能源科技有限公司 閆向南、王海森、王智慧）