上海湘宸節(jié)能技術(shù)有限公司
太陽能熱水工程_集中式太陽能工程的幾點探討
上海太陽能工程-上海湘宸太陽能公司135-6460-1168是一家以太陽能熱水器生產(chǎn)為主的太陽能工程廠家，公司在太陽能行業(yè)有做過的工程案例有：平板太陽能熱水器，陽臺壁掛式太陽能熱水器,分體太陽能，平板分體太陽能熱水器工程，等，公司承接太陽能熱水器工程，太陽能采暖，太陽能發(fā)電，太陽能空調(diào)等。
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關(guān)于集中式太陽能工程的幾點探討摘 要：近些年來,節(jié)能技術(shù)得到國家和社會的大力推廣，太陽能中央熱水系統(tǒng)是一種新出現(xiàn)的節(jié)能技術(shù)。本文就是結(jié)合工程實例對太陽能中央熱水系統(tǒng)作一個簡要論述，并對該系統(tǒng)在運行中發(fā)生的問題及改進措施做一個初步的探討。關(guān)鍵字：節(jié)能 太陽能中央熱水系統(tǒng)1.我國的太陽能資源 我國人口眾多，資源相對不足，環(huán)境污染嚴重，能源問題已成為經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要制約因素。大力開發(fā)利用新能源和可再生能源，對于改善以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)、緩解能源生產(chǎn)和使用造成的環(huán)境污染、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 我國具有非常豐富的太陽能資源。太陽能年輻照總量每平方米超過5000兆焦耳、年日照時數(shù)超過2200小時以上的地區(qū)約占我國國土面積的三分之二以上；若將全國太陽能年輻照總量的百分之一轉(zhuǎn)化為可利用能源，就能滿足我國全部的能源需求；豐富的太陽能資源為太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的資源保障。 據(jù)測算，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能量約為5.0×1018kJ，全國各地太陽年輻射總量達335～837kJ／cm2•a，中值為586kJ／cm2•a。從全國各地太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量較大，而其他地區(qū)則較小。因此，在近一些年來，太陽能技術(shù)得到了很快的發(fā)展2.某花園小區(qū)實例2.1 工程簡介某花園小區(qū)是上海某置業(yè)有限公司開發(fā)的高檔住宅小區(qū)，該小區(qū)在設(shè)計之處就已經(jīng)確定了使用太陽能中央熱水系統(tǒng)，所以對太陽能與建筑結(jié)合考慮的比較周到，樓頂采用平頂設(shè)計，并制作了安裝太陽能集熱器的大型鋼結(jié)構(gòu)飄板和屋頂景觀照明系統(tǒng)，使太陽能系統(tǒng)和建筑外觀完美結(jié)合。該太陽能中央熱水工程由某公司具體設(shè)計和施工，是太陽能中央熱水系統(tǒng)較為成功的一個工程實例2.2 系統(tǒng)設(shè)計要求：2.2.1 保證用戶24小時熱水供應(yīng)，每戶用量42℃熱水150公升；2.2.2每戶的供水必須有足夠的噴淋壓力；2.2.3春、夏、秋三季正常天氣無需輔助熱源，其他條件下可以采用2.2.4 燃氣爐輔助，輔助熱源和太陽能有良好的自動切換功能；2.2.5系統(tǒng)必須有良好的自動控制系統(tǒng)，做到無人伺守2.3 集熱器設(shè)計本工程使用的集熱器專門為該花園小區(qū)設(shè)計的集熱器，該集熱器配有24支直徑47MM，長度1200MM的全玻璃真空管，其管間距打破了現(xiàn)有太陽能熱水器的局限，擴大為115MM，集熱器完全可以鋪設(shè)在傾角10°的鋼結(jié)構(gòu)框架上，前后管之間不會產(chǎn)生遮擋，即不影響鋼結(jié)構(gòu)的整體美觀，又能保證正常的集熱效果；這種集熱器沒有普通太陽能熱水器頂部的儲熱水箱，循環(huán)水可以很快將集熱器的熱水帶走，同時安裝簡便，可以組成大面積的陣列。這種集熱器可以保證每日晴好天氣下提供140升熱水/臺，全年平均溫升30℃，全年平均日得熱量4200大卡。集熱器示意圖
2.4 系統(tǒng)設(shè)計流程2.4.1 本中央熱水系統(tǒng)分為24個分系統(tǒng)（即一個單元為一個分系統(tǒng)），各分系統(tǒng)之間獨立的。2.4.2 由于太陽能的能流密度較低（一般小于1000W/M2），相比其他能源集熱速度較慢，因此需要有一個足夠大的保溫水箱來儲存太陽能集熱器在全天吸收的能量，同時為保證系統(tǒng)能24小時供應(yīng)熱水，此工程專門設(shè)計了兩個水箱，一個恒溫水箱，可以直接供給用戶，另一個為儲熱水箱用于儲存熱量，并給恒溫水箱補水，這兩個水箱的容量相當(dāng)于每日用水量。2.4.3 每日太陽輻射達到一定強度時，集熱器開始升溫并達到設(shè)定溫度，這時定溫感應(yīng)控制器開始啟動，循環(huán)水泵將冷水由儲熱水箱輸送到集熱器，冷水均勻地通過每一臺集熱器并被加熱，加熱后的熱水由集熱器流到恒溫水箱，這樣恒溫水箱內(nèi)的水就會被加熱，多余的熱水由恒溫水箱流入儲熱水箱，如此往復(fù)的循環(huán)就完成了集熱器對儲熱水箱內(nèi)部水的加熱，恒溫水箱的作用就是在短的時間內(nèi)獲得可供使用的熱水，保證24小時連續(xù)供水，由于集熱器的熱水是由恒溫水箱流向儲熱水箱，保證了恒溫水箱的水溫始終會高于儲熱水箱，這樣便于對輔助熱源的控制。2.4.4 用戶衛(wèi)生熱水通過設(shè)在恒溫水箱上的出口供應(yīng)，供水管路分為兩套管路，距頂樓3層以下的用戶由于足夠的落差，噴淋壓力完全可以保證，無須增壓，所以管路上設(shè)計了循環(huán)泵，當(dāng)管路上溫度下降時，循環(huán)泵會自動啟動，來保證管網(wǎng)能保持設(shè)定的水溫；距頂樓3層以上的用戶水流落差較小，所以設(shè)計了增壓泵，當(dāng)管道內(nèi)有一定的水流時增壓泵會自動啟動，用以保證必要的噴淋壓力。由水泵進行強制循環(huán)來保證熱水管網(wǎng)的壓力，當(dāng)恒溫水箱的溫度低于設(shè)定溫度時（一般為50℃），恒溫水箱配置的燃氣爐開始啟動，達到設(shè)定溫度時自動停止。2.4.5 儲熱水箱通過給恒溫水箱補水的方式完成熱量的傳遞，當(dāng)其溫度高于設(shè)定溫度時，由其補入恒溫水箱的熱水會將恒溫水箱的水溫維持在設(shè)定溫度以上，燃氣爐不會啟動；而當(dāng)恒溫水箱的溫度低于設(shè)定溫度時，說明儲熱水箱補入的水溫不足，或者恒溫水箱水溫的自然下降了（這時儲熱水箱的水溫肯定也會自然下降），燃氣爐會快速啟動并及時將恒溫水箱的水加熱到設(shè)定溫度。
系統(tǒng)流程圖
3.某花園小區(qū)太陽能中央熱水系統(tǒng)的使用情況及改進的探討3.1 使用情況該系統(tǒng)在投入使用3年來，并經(jīng)過幾次大的改進，現(xiàn)在基本可以達到用水的要求。但是由于太陽能中央熱水系統(tǒng)是一個新生事物，無論是設(shè)計施工還是使用，都沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，所以在使用中發(fā)生了不少問題，具體有如下幾點：3.1.1 能耗比較大，熱水的成本太高3.1.2 循環(huán)水泵和增壓水泵損壞的頻率較高，在高峰時，正常使用3個月就可能損壞;3.1.3 儲熱水箱和恒溫水箱的噪音較大;3.1.4 上三層的達不到設(shè)計要求的24小時熱水3.2 原因的分析和改進措施的探討3.2.1 能耗較大的原因3.2.1.1 管道的保溫不好。由于小區(qū)的風(fēng)很大，屋頂管道的保溫非常容易松動、脫落，管道井內(nèi)的管道保溫也沒有得到充分的重視。3.2.1.2 溫度控制系統(tǒng)準確度不夠，容易產(chǎn)生漂移，使集熱器在溫度達不到設(shè)定溫度的時候（如晚上），系統(tǒng)還會將儲熱水箱中溫度較高的水循環(huán)到集熱器內(nèi)，導(dǎo)致水溫下降，從而啟動輔助加熱，浪費能源。3.2.2 能耗較大的改進措施3.2.2.1 我們可以加強對管道的保溫，選用保溫效果好的材料，屋頂管道保溫要進行加固，并且每年或者是半年要對管道保溫進行檢查和修復(fù)，保持管道保溫的完好。3.2.2.2 溫度控制系統(tǒng)準確度不夠，主要是設(shè)備原因，但傳感器的導(dǎo)線如果沒有保護、固定不好的話，也會影響其準確度。所以除使用適用于太陽能工程的、可靠的傳感器外，還要特別關(guān)注傳感器室外導(dǎo)線的施工。3.2.3 循環(huán)水泵和增壓水泵損壞的頻率較高產(chǎn)生的原因主要是熱水在水泵的腔室產(chǎn)生水垢，導(dǎo)致水泵的效率降低，終很快損壞。這個問題要是從根本上解決的話，就需要對熱水系統(tǒng)中的水進行軟化，但軟化從成本上來說是不可接受的，所以只能從水泵的選型和維護上著手。水泵需要選擇腔室較大的泵，過于精密的水泵在結(jié)垢后更加容易損壞；另外對水泵要加強維護和保養(yǎng)，在正常使用情況下，2個月就需要對循環(huán)水泵和增壓水泵打開清洗一次，并要打開過濾器仔細清洗濾網(wǎng)。本工程原來使用丹麥格蘭富水泵，后來更換為德國威樂水泵，故障率就明顯減少了。3.2.4 儲熱水箱和恒溫水箱的噪音較大的原因主要是系統(tǒng)排氣不暢，儲熱水箱都與專門的排氣管，但恒溫水箱的排氣沒有得到應(yīng)有的重視，部分排氣管起不到排氣的作用，導(dǎo)致系統(tǒng)運行時發(fā)出巨大的噪音，引起用戶投訴。在使用中，因為排氣不暢，有一個恒溫水箱在氣壓作用下，曾經(jīng)發(fā)生了很大的扭曲，所以排氣不暢也會發(fā)生嚴重的后果。要解決這個問題，就需要在系統(tǒng)設(shè)計上就考慮充分的排氣，尤其是儲熱水箱和恒溫水箱。3.2.5 上三層的達不到設(shè)計要求的24小時熱水，這是系統(tǒng)決定的。在設(shè)計時，上三層為一個獨立的回路，沒有將管路閉環(huán)。但是這樣的設(shè)計應(yīng)該是基于在基本保證用水需要的前提下節(jié)能的考慮，因為上三層的管路相對較短，在打開用水器具后，很快就會有熱水，雖然浪費了一小部分水，但是因為不用循環(huán)而節(jié)約了大量的能源，所以這個考慮是合理的。
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