探討嵌入式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

廣東五星太陽(yáng)能股份有限公司/張曉菲

　　摘要：本文通過(guò)對(duì)光明集團(tuán)長(zhǎng)江公司住宅樓太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用，介紹了集中集熱-分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)的原理及運(yùn)行特點(diǎn)，展示了平板集熱器與坡屋面建筑的相結(jié)合，供相關(guān)技術(shù)人員參考。

　　1項(xiàng)目介紹

　　光明食品集團(tuán)長(zhǎng)江總公司住宅樓危房改造工程位于上海崇明，根據(jù)上海“十二五”規(guī)劃，崇明島作為生態(tài)綠色島建設(shè)的要求，太陽(yáng)能的應(yīng)用作為重點(diǎn)推廣。因此，光明集團(tuán)制定采用太陽(yáng)能熱水工程的規(guī)劃，該工程一期總計(jì)戶數(shù)為834戶，分五層住宅和帶門面房五層樓房。由于屋面為斜屋面，加大了太陽(yáng)能施工的設(shè)計(jì)要求及施工難度，五星太陽(yáng)能從設(shè)計(jì)之初即與設(shè)計(jì)院溝通方案，由于建筑屬于歐式建筑風(fēng)格，在保持原有風(fēng)格的前提下，如何巧妙的將太陽(yáng)能系統(tǒng)安裝到建筑內(nèi)，成為一個(gè)難題，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，最終確定太陽(yáng)能系統(tǒng)采用集中集熱、分戶儲(chǔ)熱、電輔助加熱的系統(tǒng)形式。如圖1所示，屋面采用嵌入式的方式鋪設(shè)太陽(yáng)能集熱板。循環(huán)設(shè)備及管路主要布置在悶頂內(nèi)，從而不僅外觀協(xié)調(diào)一致而且維護(hù)方便。

　　2設(shè)計(jì)計(jì)算

　　2.1用水人數(shù)（以4#樓1單元為例）

　　總住戶10戶，每戶以平均2.8人計(jì)，用水共計(jì)約28人。

　　2.2系統(tǒng)日耗熱量、熱水量計(jì)算

　　4系統(tǒng)運(yùn)行說(shuō)明

　　采用集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，即在每個(gè)單元屋頂采用集中集熱系統(tǒng)，每戶設(shè)置一個(gè)戶外型儲(chǔ)熱水箱，通過(guò)水箱內(nèi)循環(huán)媒介（水箱采用夾套換熱方式）將太陽(yáng)能收集的熱量傳遞給各戶。

　　4.1系統(tǒng)工作特點(diǎn)

　　系統(tǒng)特點(diǎn)是太陽(yáng)能集熱器根據(jù)需要集中設(shè)置，擺放于建筑物可充足接受陽(yáng)光的位置。而儲(chǔ)熱水箱則分戶放置在每戶的廚房、衛(wèi)生間或者陽(yáng)臺(tái)的設(shè)備間內(nèi)。各戶使用的熱水都來(lái)自于各戶內(nèi)的儲(chǔ)熱水箱，這種系統(tǒng)每戶使用的儲(chǔ)熱水箱容積小。其優(yōu)點(diǎn)方便物業(yè)管理和計(jì)量，各室內(nèi)的儲(chǔ)熱水箱裝有電加熱輔助設(shè)備，室內(nèi)系統(tǒng)獨(dú)立，維護(hù)方便，集熱器可與建筑完美結(jié)合。

　　4.2系統(tǒng)運(yùn)行工作原理

　　4.2.1集熱循環(huán)

　　太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)內(nèi)加入循環(huán)媒介（安全專用防凍液），每日太陽(yáng)輻射達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，集熱器溫度上循環(huán)口溫度T1開(kāi)始上升，當(dāng)集熱器溫度達(dá)到控制器的設(shè)定溫度（T1≥60℃），且集熱器出口與集熱器進(jìn)口的溫差（T1-T2≥8℃）時(shí)，集熱器循環(huán)水泵開(kāi)始啟動(dòng)，集熱器內(nèi)的高溫媒介均勻的輸送到樓下儲(chǔ)熱水箱的換熱夾套內(nèi)，通過(guò)高溫循環(huán)媒介傳遞熱量給每個(gè)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)膽內(nèi)低溫水；當(dāng)上述兩個(gè)條件有一個(gè)不能滿足時(shí)，循環(huán)停止。

　　4.2.2電磁閥的集中應(yīng)用

　　在集熱循環(huán)開(kāi)始后，換熱循環(huán)管道的溫度低于60℃時(shí)，位于樓下的短路電磁閥開(kāi)啟；當(dāng)管道溫度高于60℃時(shí)電磁閥關(guān)閉，迫使循環(huán)媒介進(jìn)入每戶的水箱換熱夾套內(nèi)，保證了樓上樓下的用戶同時(shí)進(jìn)行換熱，短路電磁閥的使用提高了換熱的同步性。

　　4.2.3輔助加熱

　　儲(chǔ)熱水箱上安裝電加熱管，陰雨天沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)，用戶可以像使用電熱水器一樣使用儲(chǔ)熱水箱。儲(chǔ)熱水箱的控制器可以設(shè)定加熱時(shí)間和加熱溫度，加熱溫度的上限值為60℃，這樣可以避免集熱循環(huán)將分戶水箱的熱量帶走，形成負(fù)換熱。加熱時(shí)間可以設(shè)定加熱的啟動(dòng)時(shí)間和停止時(shí)間，有效地節(jié)約能源。