太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能集熱器采集太陽(yáng)熱量,，在陽(yáng)光的照射下使太陽(yáng)的光能充分轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制循環(huán)泵或電磁閥等功能部件將系統(tǒng)采集到的熱量傳輸?shù)酱笮蛢?chǔ)水保溫水箱中,，在匹配當(dāng)量的電力、燃?xì)?、燃油等能源,，把?chǔ)水保溫水箱中的水加熱并成為比較穩(wěn)定的定量能源設(shè)備。該系統(tǒng)既可提供生產(chǎn)和生活用熱水,，又可作為其他太陽(yáng)能利用形式的冷熱源,，是目前太陽(yáng)熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品,。
專業(yè)工程師根據(jù)過(guò)往的施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方案,，對(duì)集中供熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)做如下分析：
一、 太陽(yáng)能集中供熱水系統(tǒng)組成 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要由以下四部分組成：
1.1集熱器：主要由集熱管和聯(lián)集器組成,。根據(jù)其形式,、特點(diǎn)及使用范圍，分為池式,、袋式,、筒式、管板式,、真空管式 及 熱 管 真 空 管式,，其中真空管式應(yīng)用最廣泛。集熱器間可以并聯(lián),、串聯(lián)或混聯(lián),。整個(gè)集熱器固定在平屋頂?shù)幕炷粱A(chǔ)上。
1.2 集熱水箱：集熱水箱是儲(chǔ)存熱水的蓄熱設(shè)備,，以保證熱水供應(yīng)的穩(wěn)定,。其要求與普通熱水箱基本相同，并根據(jù)不同地區(qū)采用不同的保溫處理,。集熱水箱根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)置于平屋頂上,。
1.3 連接管道：連接集熱器與集熱水箱以便形成一個(gè)完整的循環(huán)系統(tǒng)，管道布置分為等程式,。連接管道應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)采用不同的保溫處理,。
1.4 輔助部件：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助部件包括水位計(jì),、溫控儀表閥門(mén)、過(guò)濾器,、循環(huán)水泵及輔助加熱器等,，應(yīng)根據(jù)不同情況選用。
二,、 太陽(yáng)能集中供熱水系統(tǒng)原理
A,、自然循環(huán)
自然循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是依靠集熱器和儲(chǔ)水箱中的溫差，形成系統(tǒng)的熱虹吸壓頭,，使水在系統(tǒng)中循環(huán),；與此同時(shí)，將集熱器的有用能量收益通過(guò)加熱水,，不斷儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱內(nèi),。
系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，集熱器內(nèi)的水受太陽(yáng)能輻射能加熱,，溫度升高,，密度降低，加熱后的水在集熱器內(nèi)逐步上升,，從集熱器的上循環(huán)管進(jìn)入儲(chǔ)水箱的上部,；與此同時(shí)，儲(chǔ)水箱底部的冷水由下循環(huán)管流入集熱器的底部,；這樣經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,，儲(chǔ)水箱中的水形成明顯的溫度分層，上層水首先達(dá)到可使用的溫度,，直至整個(gè)儲(chǔ)水箱的水都可以使用,。
用熱水時(shí)，有兩種取熱水的方法,。一種是有補(bǔ)水箱，由補(bǔ)水箱向儲(chǔ)水箱底部補(bǔ)充冷水,，將儲(chǔ)水箱上層熱水頂出使用,，其水位由補(bǔ)水箱內(nèi)的浮球閥控制，有時(shí)稱這種方法為頂水法,；另一種是無(wú)補(bǔ)水箱,，熱水依靠本身重力從儲(chǔ)水箱底部落下使用，有時(shí)稱這種方法為落水法,。
B,、強(qiáng)制循環(huán)
強(qiáng)制循環(huán)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是在集熱器和儲(chǔ)水箱之間管路上設(shè)置水泵，作為系統(tǒng)中水的循環(huán)動(dòng)力,；與此同時(shí),，集熱器的有用能量收益通過(guò)加熱水,，不斷儲(chǔ)存在儲(chǔ)水箱內(nèi)。
系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,，循環(huán)泵的啟動(dòng)和關(guān)閉必須要有控制,，否則既浪費(fèi)電能又損失熱能。通常溫差控制較為普及,，有時(shí)還同時(shí)應(yīng)用溫差控制和光電控制兩種,。
溫差控制是利用集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差來(lái)控制循環(huán)泵的運(yùn)行。
強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)可適用于大,、中,、小型各種規(guī)模的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。在雙回路的強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中,，換熱器既可以是置于貯水箱內(nèi)的浸沒(méi)式換熱器,，也可以是置于貯水箱外的板式換熱器。板式換熱器與浸沒(méi)式換熱器相比,，有許多優(yōu)點(diǎn)：其一,，板式換熱器的換熱面積大，傳熱溫差小,，對(duì)系統(tǒng)效率影響少,；其二，板式換熱器設(shè)置在系統(tǒng)管路之中,，靈活性較大,，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置；其三,，板式換熱器已商品化,、標(biāo)準(zhǔn)化，質(zhì)量容易保證,，可靠性好,。
三、太陽(yáng)能集中供熱水系統(tǒng)應(yīng)用
4.1工程概況
職工住宅樓建筑面積3900㎡,，3單元,，12戶/單元，每戶設(shè)計(jì)用熱水量120L/日,，設(shè)計(jì)日平均45℃熱水4.4噸,，采用集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，分戶計(jì)量,，熱水箱置于各單元頂層樓梯間內(nèi),，管道內(nèi)熱水恒溫循環(huán)，保證用水即開(kāi)即熱,。
4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
4.2.1太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)供水溫度45℃,，自來(lái)水溫度按照15℃考慮,，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)溫升ΔT=45℃-15℃ =30℃。2.2集熱器面積以某地區(qū)全年日平均輻射量14550KJ/㎡·d為計(jì)算依據(jù),，太陽(yáng)能集熱器總面積計(jì)算公式為 A =Q × C ×(t2- t1) × p × f/J × η1×(1 - η2) 式中： A—太陽(yáng)能集熱器面積,，㎡； Q—設(shè)計(jì)日均熱水用量,，4.4t/d,； C—水的定壓比熱容，取4.187KJ/(kg·℃),；t1—水的初始溫度,，取15℃； t2—儲(chǔ)水箱內(nèi)水的設(shè)計(jì)溫度,，取45℃,； P—水的密度，取1000kg/m3,； f—太陽(yáng)能保證率,，取60%； J—集熱器采光面上的平均日輻照量,，取14550KJ/㎡·d,； η1—集熱器的年平均集熱效率，根據(jù)廠家數(shù)據(jù),，取0.5,； η2—儲(chǔ)水箱及管路熱損失率，取20%,。
計(jì)算得所需太陽(yáng)能集熱器面積為18.99㎡/單元,；本工程選用銅鋁復(fù)合系列平板太陽(yáng)能集熱器，每片有效集熱面積2.22㎡,，實(shí)際共采用11片,。
4.2.2儲(chǔ)熱水箱容積V=B2As 式中：V—儲(chǔ)熱水箱容積，L,； B2—每㎡集熱器所需的有效儲(chǔ)水容積,，取65L/㎡； As—集熱器總面積,，取24.5㎡。
計(jì)算得儲(chǔ)熱水箱容積1.593T,實(shí)際選用容積為1.6T的儲(chǔ)熱水箱,；內(nèi)膽采用304不銹鋼焊接,，外用50mm厚聚氨酯保溫。輔助電加熱18KW/單元,，效率90%,。
4.2.3循環(huán)泵選型
集熱系統(tǒng)循環(huán)泵選擇PH-101E,全揚(yáng)程H=5米,，最大流量Q=7.2噸，輸入功率為100W,；供水系統(tǒng)循環(huán)泵選擇PW-101E,全揚(yáng)程H=5米,，最大流量Q=7.2噸，輸入功率為100W,。
4.2.3防凍措施
采用管道循環(huán)防凍,，為預(yù)防冬季停電現(xiàn)象，在管路底部設(shè)置手動(dòng)排空裝置,，當(dāng)停電致防凍循環(huán)不能啟動(dòng)時(shí),，打開(kāi)閥門(mén)將管路中的水排空，達(dá)到防凍的效果,。
5結(jié)語(yǔ)
住宅建筑的多樣化,、太陽(yáng)能集熱器與建筑一體化技術(shù)的發(fā)展水平、輔助熱源的選擇,、各地氣象條件及能源價(jià)格差異等因素,，令系統(tǒng)應(yīng)用形式多樣化；同時(shí),，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的儲(chǔ)熱水箱選擇,、水溫設(shè)定、冷熱水平衡,、熱水立管布置等將直接影響系統(tǒng)的節(jié)能性與舒適性,；不同項(xiàng)目應(yīng)具體分析、精心設(shè)計(jì),，方能令太陽(yáng)能集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)揮最大效益,。 交大光谷太陽(yáng)能是上海市建筑節(jié)能協(xié)會(huì)推薦的地產(chǎn)配套和酒店節(jié)能改造項(xiàng)目的優(yōu)秀品牌，交大光谷太陽(yáng)能應(yīng)用范圍涵蓋了工商業(yè)和民用項(xiàng)目,，如學(xué)校,、醫(yī)院、工廠,、機(jī)關(guān),、敬老院、游泳館,、浴場(chǎng)等,。
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