1 項(xiàng)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(dòng)。參賽隊(duì)需設(shè)計(jì)、建造并運(yùn)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(píng)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(jì)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(jì)1臺(tái)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(qiáng)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(duì)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(diǎn),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(jìn)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(dá)到設(shè)定值時(shí),太陽能循環(huán)泵自動(dòng)啟動(dòng),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(jìn)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(dá)到設(shè)定值時(shí),太陽能循環(huán)泵自動(dòng)停止,等待下一次集熱器溫度升高時(shí)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(shí),循環(huán)回水泵自動(dòng)啟動(dòng),將管網(wǎng)的低溫?zé)崴榛厮洌瑫r(shí)往管網(wǎng)補(bǔ)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(dòng)加熱裝置,當(dāng)連續(xù)陰雨天太陽能產(chǎn)熱水溫度不足時(shí),在設(shè)定時(shí)間內(nèi),如果水箱水溫低于設(shè)定值,電輔助加熱裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),將水箱上部的水加熱到設(shè)定溫度后自動(dòng)停止。
4 經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)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(shí)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(dá)到使用年限時(shí),投入少量資金更換即可繼續(xù)使用。系統(tǒng)累計(jì)使用50年可節(jié)約15.25萬kW·h電(每年晴好天氣估計(jì)為250天),相當(dāng)于61噸標(biāo)準(zhǔn)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(jì)效益和社會(huì)效益。
5 本陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
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(chǔ)存熱量,相變材料在水箱水溫高于相變溫度時(shí),會(huì)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(chǔ)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(bǔ)充進(jìn)來的冷水,延長系統(tǒng)熱水的供應(yīng)時(shí)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(dòng)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(shí)用作太陽能熱媒水換熱,也可以一個(gè)用作室內(nèi)房間的采暖,一個(gè)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(yùn)行數(shù)據(jù)(見表1)
7 熱水供應(yīng)評(píng)分(見表2)
(廣東東鵬陶瓷有限公司黃桂通)