如何解決屋面太陽能管道系統(tǒng)冬季的防凍問題？

【專家解說】：在北方地區(qū)，部隊營房建筑安裝利用太陽能解決洗浴熱水的工程項目也不少，但因安裝工藝的落后，在冬季氣溫低的情況下，設(shè)在屋頂?shù)奶柤療崞骱凸艿老到y(tǒng)需要在入冬之前放空存水，否則存在凍裂的危險。冬季的洗浴熱水還需要用其他的方式解決。此外，在來年春天啟用太陽能系統(tǒng)之前，還需對整個系統(tǒng)進行試水和維修，因經(jīng)過一個嚴(yán)冬的氣溫變化和空曬，加速了太陽能集熱系統(tǒng)和管道的老化，難免有許多地方出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。為解決屋面太陽能管道系統(tǒng)冬季的防凍問題，在設(shè)計和使用方面北京索陽科技開發(fā)有限公司太陽能工程中心采取了許多措施：對于真空玻璃管太陽集熱器系統(tǒng)，目前主要有三類措施：一是加厚保溫層；二是采用電伴熱帶；三是采用系統(tǒng)排空技術(shù)。在我國某高寒地區(qū)太陽能熱水工程中，晝夜溫差大，一般太陽能公司只是采用了保溫層加厚電熱自動保溫的措施，可使系統(tǒng)在-30℃的環(huán)境中不凍壞。其具體做法是：在管道表面纏繞電伴熱帶，其加熱功率為4.5-5W/m，電伴熱帶外再敷設(shè)6cm厚保溫層，當(dāng)管中水溫低于5℃時自動通電加熱，高于5℃自動斷電。但是，即使上述系統(tǒng)也并不能絕對保證系統(tǒng)的安全，比如在嚴(yán)冬季節(jié)遇到臨時停電、或電伴熱帶的設(shè)施故障等情況，系統(tǒng)仍有可能凍壞。同時，這種冬季防凍系統(tǒng)會使費用增加很多，影響系統(tǒng)的經(jīng)濟性。由于悶曬式太陽能熱水器自身防凍性能很差，根本無法在寒冷環(huán)境中使用，因此對其管道系統(tǒng)進行防凍是沒有意義的。綜上所述，就目前的技術(shù)條件，在多數(shù)情況下，在北方嚴(yán)寒地區(qū)，太陽能系統(tǒng)還只是在春、夏、秋三季使用較為合適。針對上述問題，為更好地解決北方地區(qū)太陽能系統(tǒng)冬季的防凍和正常使用問題，北京索陽科技開發(fā)有限公司研制開發(fā)了真空管、平板型熱水器工程安裝的雙排空技術(shù)，解決了困擾建筑設(shè)計人員與太陽能應(yīng)用廠家多年的一個難題。●管道雙排空技術(shù)在部隊太陽能工程中的應(yīng)用據(jù)20多年前的統(tǒng)計，1981年底全軍已在使用的太陽熱水器的采光面積就已超過兩萬多㎡，約占當(dāng)時全國使用面積的五分之一。尤其在云南、廣西、西藏、新疆等日照條件較好的地區(qū)，太陽熱水器的利用很受部隊的歡迎。如當(dāng)時川藏運輸線上有2個兵站，利用自然循環(huán)熱虹吸直流熱水系統(tǒng)建立了太陽能浴室，基本解決了過往運輸部隊的洗浴問題。西藏駐軍某醫(yī)院也利用這種系統(tǒng)為醫(yī)院手術(shù)室和病房提供熱水，效果甚好。駐守云南、廣西等地的邊防部隊，其洗浴熱水也都主要依靠太陽能系統(tǒng)解決。太陽能熱水的利用，不但節(jié)約了大量常規(guī)能源，更重要的是解決了能源運輸較困難、缺煤少電的邊防海島部隊的洗浴熱水問題。華南地區(qū)冬季不結(jié)冰，每年的陰雨天較多，可用光電互補裝置或小型燃油熱水爐加熱裝置來輔助補充熱量，解決太陽能系統(tǒng)供熱間斷和不穩(wěn)定問題。小型工程?？捎秒娸o助加熱，中型工程一般多用燃油、氣爐輔助加熱。武漢某部隊院校的訓(xùn)練基地，每年常住400多個學(xué)員，原來每星期安排學(xué)員到離駐地80多公里的學(xué)院去洗澡，2004年北京索陽科技開發(fā)有限公司在訓(xùn)練基地學(xué)員浴室安裝了太陽熱水器系統(tǒng)，共配置了200㎡平板式集熱板和兩個不銹鋼蓄熱水箱，配備磁感應(yīng)太陽能系統(tǒng)的輔助加熱設(shè)備，在蓄熱水箱內(nèi)設(shè)溫度探頭，由設(shè)定的溫度上下限自動控制加熱器的啟停，當(dāng)水箱熱水溫度低于設(shè)計溫度(陰雨天)，加熱設(shè)備自動啟動加熱，當(dāng)蓄水箱水溫到達設(shè)計溫度，加熱設(shè)備自動停止加熱。太陽系統(tǒng)投入使用以后，供應(yīng)熱水的時間大大延長，解決了學(xué)員洗澡難的問題且節(jié)約了大量費用。華北地區(qū)冬季氣溫較低，但每年9月至第二年3月晴天居多，全年可利用太陽能的天數(shù)超過200天，在冬季太陽能產(chǎn)水量少的情況下，可采取光電互補裝置或小型燃油熱水爐加熱裝置來輔助補充熱量，解決太陽能系統(tǒng)供熱不足和不穩(wěn)定問題。石家莊某部隊院校某高干宿舍樓，常住100多個學(xué)員。2004年5月，北京索陽科技開發(fā)有限公司設(shè)計、安裝了100㎡平板式集熱板和兩個不銹鋼蓄熱水箱，配備了電加熱設(shè)備，在蓄熱水箱內(nèi)設(shè)溫度探頭，由設(shè)定的溫度上下限自動控制加熱器的啟停，當(dāng)水箱熱水溫度低于設(shè)計溫度(陰雨天)，加熱設(shè)備自動啟動加熱，當(dāng)蓄水箱水溫到達設(shè)計溫度，加熱設(shè)備自動停止加熱。集熱器和蓄水箱采用溫差循環(huán)和管道排空技術(shù)，不僅解決了冬季的防凍問題，而且還避免了有些太陽能公司所采用的防凍保溫循環(huán)給系統(tǒng)帶來很大的熱量消耗而給用戶帶來的較大的經(jīng)濟損失。在零下12℃的情況下已安全過冬。到目前為止，部隊所用的太陽集熱器大部分還是前些年安裝的平板型太陽能集熱器。雖然平板型太陽能集熱器集熱效率不如玻璃真空管式的集熱效率高，但全年的平均產(chǎn)水量高于真空管型熱水器，加上基層部隊對所用太陽能設(shè)備都比較愛護，管理和維護都很認真及時，所以，部隊所用的平板型太陽能集熱設(shè)備均比較完好，在陰雨天，輔助以電加熱或其他輔助設(shè)備，基本可以解決部隊的洗浴熱水問題。以后新建的太陽熱水系統(tǒng)以及原有系統(tǒng)的更新?lián)Q代，有的采用真空玻璃管型集熱器，但這與工程造價及當(dāng)?shù)卦O(shè)備廠家的設(shè)備水平、安裝工藝有關(guān)，因為真空玻璃管在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染比較嚴(yán)重又屬易碎品，長距離運輸不易，而且系統(tǒng)故障率高，所以國外發(fā)達國家多采用平板型太陽能集熱器。