分体式太阳能一次集热系统-Caleffi.PDF

分体式太阳能一次集热系统 在去年的‘卡莱菲技术专栏’里，我们曾对太阳能热水及供暖系统进行了系统的介绍。在 这期专题内，我们将针对分体式太阳能热水系统的一次集热循环系统的设计、温度的调节、 循环组件的安装调试、一次集热系统过热问题的解决等做更为详细的探讨。 一、一体式太阳能热水系统的局限 传统的集热板和水箱一体式的太阳能热水系统，相对于分体式太阳能热水系统有以下的 局限性： 1， 美观 ：分体式的太阳能热水系统将储热水箱放置在室内，集热板可以平铺或者嵌入斜 坡屋顶鱼建筑物融为一体；而传统的集热板与水箱一体安装于屋顶的方式与建筑物及 其周边环境很不协调。 2， 过热温度的控制 ：传统的一体式太阳能热水系统中，集热板吸收太阳辐射热量并通过 自然循环的方式加热水箱，水箱的水温会随着日照的增强、长时间无用水而急剧上升： 过高的温度会导致压力上升，汽化，造成水箱破裂及用户烫伤等严重后果。在承压式 热水器上通常使用温度/压力安全阀，一般设定温度在 95℃左右，压力根据系统进水压 力及水箱耐压特征不一。当温度或者压力其中一项的指标超过设定值后阀门自动开启， 将高温水排出，自来水同时进入水箱因此降低水温，当水温低于设定值后阀门自动关 闭。高温水排出如果没有连接相应的泄水管道，容易造成对人员的伤害或者物品的损 坏；所有的温度/压力安全阀回复关闭值都约在设定值 20%以下，也就是说，等到安全 阀完全关闭时已经浪费了很多的热水，对于水资源日益紧张的今天显然是不可取的。 3， 防冻温度的控制 ：在北方地区，安装在户外的集热板及水箱需要采取防冻措施。一体 式的太阳能热水系统或者采用排空，或者使用电辅助加热提高水箱温度防止冻结。在 寒冷的冬天，安装在室外的水箱无论其保温材料系数多高，其散热的速度相对于安装 在室内的水箱成倍增加，为了保证用户热水的供应及防冻，在冬天长时间无日照的情 况下，需要浪费大量的辅助能源如电加热或者锅炉辅助加热。 4， 集热效率的控制 ：一体式太阳能热水系统在集热板和水箱之间为自然循环，没有控制 元件的介入，因此集热效率很低：比如说，用户为了保证 24 小时热水的供应，将水箱 温度设定在 50℃；经过夜晚的低温降温或者用户用水量的消耗后，电加热启动将水箱 温度加热到 50℃，随着早晨日出太阳辐射增强，用户主观认为其太阳能热水系统开始 接收太阳能，而实际上集热板所收集到的太阳能还不足于转换给水箱，比如太阳只露 出了半张脸或者只露出了 2 个小时--这些不可预测的光热能量无法被一体式太阳能集 热系统收集，只能白白浪费。说到底，很多一体式太阳能热水器实际上是个安装于户 外的电热水器；相对于安装在室内的电热水器，它能耗要高出许多。 二、分体式太阳能一次集热系统的设计 分体式太阳能集热系统，顾名思义，就是将集热板和储热水箱分离；将一次集热系统 和二次储热系统分开，通过一系列的控制元件主动地把一次集热系统收集到的太阳能转换到 储热水箱内储存使用。 在设计太阳能一次集热系统时需要考虑以下几个因素: 集热板的面积 集热系统的功率 集热系统的温差 换热盘管的设计 膨胀罐的选型 集热板面积的设计 集热板面积的选择取决于多种因素, 而有些因素很难界定,比如说集热板的有效功率,调 节系统的性能, 系统实际使用的特征等等. 所以我们根据经验提供出以下一些平均值以供 参考: 集热板面积与用水量对比表: 按热水温度 45 ℃, 光面式集热板为设计标准, 如果是真空管 式集热板, 面积可以相应缩小 20%. 区域 集热板面积 热水用水量 意大利北部 1.2 平方米 50 升/每天 意大利中部 1.0 平方米 50 升/每天 意大利南部 0.8 平方米 50 升/每天 人均热水消耗量可以根据以下数据计算： 用水方式 人均热水消耗量 45 ℃ 高舒适度 75 升/每天 中舒适