節(jié)能減排是國家倡導的發(fā)展方向,具有更少能源消耗量的產品將是未來發(fā)展的一個方向。綜合能源利用成為了熱水供應服務發(fā)展方向。我公司作為江西省中小企業(yè)節(jié)能技術應用及推廣服務平臺,致力于為政府、企事業(yè)單位建筑提供綜合集中熱水供應系統(tǒng)的設計、建設、售后及一體化運維管理業(yè)務服務。綜合集中熱水供應系統(tǒng)是利用加熱設備集中加熱冷水后通過熱水管網(wǎng)送至一幢或者多幢建筑的熱水配水點,為保證系統(tǒng)熱水溫度,需設循環(huán)回水管,將暫時不用的部分熱水再送回加熱設備。特點是加熱設備集中,便于管理維修,設備的熱效率較高,熱水成本低。
熱水供應系統(tǒng)歷經(jīng)5個階段發(fā)展升級,歷經(jīng)燃氣、電熱、太陽能、分體式空氣能、整體式空氣能、未來綜合多功能熱水供應系統(tǒng)。受益太陽能熱水工程開始受到社會廣泛認可、太陽能熱水工程技術和產品結構實現(xiàn)突破,以及國家政策大力推動和地方政府的強力支持,我國太陽能熱水工程市場增長迅猛,面臨巨大的發(fā)展商機。
其中太陽能熱水綜合集中供應系統(tǒng),該系統(tǒng)是采用真空集熱管組裝的熱水器,有光照便能產生熱水,可廣泛用于家庭及工業(yè)用熱水。特點是集熱效率高(平均日效率≥0.46)、安全、清潔、節(jié)能、保溫性能好、全年可使用、使用壽命長等。規(guī)格有12支管、15支管、18支管、21支管、24支管等。按照安裝方式可以分為屋頂式太陽能熱水器和陽臺式太陽能熱水器;按照水箱受壓可分為承壓式太陽能熱水器和非承壓式太陽能熱水器。太陽能熱水器結構包括:1、水箱外殼(Watertankshell)2、保溫層(Layerforheatpreservation)3、水箱內膽(Inner watertank)4、排氣溢流孔(Ventholeandoverflowhole)5、密封膠圈(Siliconseal)6、外水箱端蓋(Endcoveroftheoutertank)7、防塵圈(Aloopofdustproof)8、電加熱器預留孔(鎂棒安裝孔)(Heater)9、真空集熱管(Evacuatedsolarcollectortubes)10、進出水孔(Inletandoutlethole)11、漫反射板(Diffuseflatplatereflector)12、護罩尾托(Tailstock)13、支架(Support)
一、工作原理——集熱原理
太陽能熱水器把太陽光能轉化為熱能,將水從低溫度加熱到高溫度,以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器按結構形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器,真空管式太陽能熱水器為主,占據(jù)國內95%的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關附件組成,把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管。集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理,使水產生微循環(huán)而達到所需熱水。
二、吸熱過程
真空管式熱水器的吸熱時,太陽輻射透過真空管的外管,被集熱鍍膜吸收后沿內管壁傳遞到管內的水。管內的水吸熱后溫度升高,比重減小而上升,形成一個向上的動力,構成一個熱虹吸系統(tǒng)。隨著熱水的不斷上移并儲存在儲水箱上部,同時溫度較低的水沿管的另一側不斷補充如此循環(huán)往復,最終整箱水都升高至一定的溫度。
平板式熱水器,一般為分體式熱水器,介質則在集熱板內因熱虹吸自然循環(huán),將太陽輻射在集熱板的熱量及時傳送到水箱內,水箱內通過熱交換(夾套或盤管)將熱量傳送給冷水。介質也可通過泵循環(huán)實現(xiàn)熱量傳遞。
三、循環(huán)管路
家用太陽能熱水器通常按自然循環(huán)方式工作,沒有外在的動力。真空管式太陽能熱水器為直插式結構,熱水通過重力作用提供動力。平板式太陽能熱水器通過自來水的壓力(稱為頂水)提供動力。而太陽能集中供熱系統(tǒng)均采用泵循環(huán)。由于太陽能熱水器集熱面積不大,考慮到熱能損失,一般不采用管道循環(huán)。
四、使用過程
平板式太陽能熱水器為頂水方式工作,真空管太陽能熱水器也可實行頂水工作的方式,水箱內可以采用夾套或盤管方式。頂水工作的優(yōu)點是供水壓力為自來水壓力,比自然重力式壓力大,尤其是安裝高度不高時,其特點是使用過程中水溫先高后低,容易掌握,使用者容易適應,但是要求自來水保持供水能力。頂水工作方式的太陽能熱水器比重力式熱水器成本大,價格高。
1.溫差控制集熱循環(huán)
太陽能熱水地暖系統(tǒng)中有集熱器溫測器和水溫感應器,集熱系統(tǒng)吸收太陽能輻射后,集熱管溫度上升,當集熱器溫度和水箱溫度水溫差△t設定值時,檢測系統(tǒng)發(fā)出指令,循環(huán)泵將中央熱水器中的冷水輸入集熱器中,水被加熱后再回到水箱中,使水箱內的水達到設定的溫度。
2.地暖管道循環(huán)系統(tǒng)
增加一臺熱水循環(huán)泵,通過控制器控制地暖管道循環(huán)。當水溫達到設定溫度時,自動啟動地暖循環(huán)泵,使高溫水通過地暖盤管在室內循環(huán),從而使室內溫度不斷提高。當水箱水溫低于某一設定值時,自動停止地暖管道循環(huán)泵。
五、分類
就其結構來說,大體可分為以下幾類:
1.從集熱部分來分:
(1)玻璃真空管太陽能熱水器
太陽能可細分為全玻璃真空管式、熱管真空管式、U型管真空管式/真空管集熱、儲熱一體化悶曬式。常用的為全玻璃真空管式,其優(yōu)點:安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟。尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器,它以太陽能為主,電能為輔的能源利用方式使太陽能熱水器全年全天候正常運行,環(huán)境溫度低時效率仍然比較高。其缺點在于體積比較龐大、玻璃管易碎、管中容易集結水垢、不能承壓運行。
(2)平板型太陽能熱水器
平板型太陽能熱水器可分為管板式、翼管式、蛇管式、扁盒式、圓管式和熱管式。其優(yōu)點:具有整體性好、
壽命長、故障少、安全隱患低、能承壓運行,安全可靠,吸熱體面積大,易于與建筑相結合,耐無水空曬性強等優(yōu)點,其熱性能也很穩(wěn)定。其缺點由于蓋板內為非真空,保溫性能差,故環(huán)境溫度較低時集熱性能較差,采用輔助加熱時相對耗電。環(huán)境溫度低或要求出水溫度高時熱效率較低。如凍壞需更換整個集熱板,適合冬天不結冰的南方地區(qū)選用。
(3)陶瓷中空平板型太陽能熱水器
陶瓷太陽能板是以普通陶瓷為基體,立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽能集熱體。陶瓷太陽能板整體為瓷質材料,不透水、不滲水、強度高、剛性好,不腐蝕、不老化、不退色,無毒、無害、無放射性,陽光吸收率不會衰減,具有長期較高的光熱轉換效率。經(jīng)國家太陽能熱水器質量監(jiān)督檢驗中心檢測,陶瓷太陽能板的陽光吸收比為0.95,混凝土結構陶瓷太陽能房頂?shù)娜盏脽崃繛?.6MJ,遠高于國家標準。陶瓷太陽能板制造、使用成本低,陽光吸收比不衰減,與建筑同壽命,可以用于與原房頂共用結構層、保溫層、防水層、結構簡單、保溫隔熱效果好于原房頂、與建筑一體化的混凝土結構陶瓷太陽能房頂、向陽墻面、陽臺護欄面,為建筑提供熱水、取暖、空調;為工農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)提供熱能;可用于荒漠大規(guī)模太陽能熱水發(fā)電、風道發(fā)電、海水淡化、苦咸水淡化、變沙漠為農田。
2.從結構來分類:
(1)緊湊式太陽能熱水器:就是將真空玻璃管直接插入水箱中,利用加熱水的循環(huán),使得水箱中的水溫升高,這是市場最常規(guī)的太陽能熱水器。
(2)分體式熱水器:分體式熱水器是將集熱器與水箱分開,可大大增加太陽能熱水器容量,不采用落水式工作方式,擴大了使用范圍。
3.從水箱受壓來分:
(1)承壓式太陽能熱水器:太陽能熱水器的出水是有壓力的。一般為頂水式工作,不一定采用承壓式水箱。
(2)非承壓式太陽能熱水器:普通太陽能熱水器都是屬于非承壓式熱水器,它的水箱有一根管子與大氣相通,是利用屋頂和家里的高度落差,使用水時產生壓力。其安全性,成本,使用壽命都比承壓式要顯著得多。
六、特點
高科技產品,銅鋁陽極化復合板芯或全紫銅板芯,表面處理工藝高,傳熱性能好,吸熱能力強,產水量大。系統(tǒng)保溫性能好,蓄熱能量大,保溫水箱有蓄水功能,可滿足大批量人員集中使用熱水,亦可作停水時應急水源之用。
太陽能熱水器系統(tǒng)全自動靜態(tài)運行,無需專人看管、無噪音、無污染、無漏電、失火、中毒等危險,安全可靠,環(huán)保節(jié)能利國利民。具有排污凈化功能,水源潔凈無污染。真空管式太陽能熱水器保溫性能好,抗凍能力強。大面積安裝對樓面有隔熱作用。
七、標準
1.設計標準
《太陽熱水系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范》GB/T18713—2002
《太陽能熱水器選用與安裝》06J908―6
2.工程標準
《太陽熱水系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范》GB/T18713—2002
《家用太陽熱水系統(tǒng)安裝、運行維護技術規(guī)范》NY/T651—2002
《太陽能家用熱水系統(tǒng)的現(xiàn)場檢查和操作驗證》ASTME1160—1987
《一家和兩家住房用太陽能家用熱水設備的安裝和維護》ASTME1056—1985
3.產品標準
《太陽能集熱器熱性能試驗方法》GB/T4271—2007
《平板型太陽能集熱器》GB/T6424—2007
《太陽能熱利用術語》GB/T12936—2007
《工作直接日射表的校準方法》GB/T14890—1994
《被動式太陽房熱工技術條件和測試方法》GB/T15405—2006
《全玻璃真空太陽集熱管》GB/T17049—2005
《真空管型太陽能集熱器》GB/T17581—2007