直流式
直流式太阳能热水系统是使水一次通过集热器就被加热到所需的温度,被加热的热水陆续进入贮水箱中。 系统运行过程中,为了得到温度符合用户要求的热水,通常采用定温放水的方法。集热器进口管与自来水管连接。集热器内的水受太阳辐射能加热后,温度逐步升高。在集热器出口处安装测温元件,通过温度控制器,控制安装在集热器进口管理上电动阀的开度,根据集热器出口温度来调节集热器进口水流量,使出口水温始终保持恒定。这种系统运行的可靠性取决于变流量电动阀和控制器的工作质量。 有些系统为了避免对电动阀和控制器提出苛刻的要求,将电动阀安装在集热器出口处,而且电动阀只有开启和关闭两种状态。当集热器出口温度达到某一设定值时,通过温度控制器,开启电动阀,热水从集热器出口注入贮水箱,与此同时冷水(自来水)补充进入集热器,直至集热器出口温度低于设定值时,关闭电动阀,然后重复上述过程。这种定温放水的方法虽然比较简单,但由于电动阀关闭有滞后现象,所以得到的热水温度会比设定值低一些。
直流式系统有许多优点:其一,与强制循环系统相比,不需要设置水泵;其二,与自然循环系统相比,贮水箱可以放在室内;其三,与循环系统相比,每天较早地得到可用热水,而且只要有一段见晴时刻,就可以得到一定量的可用热水;其四,容易实现冬季夜间系统排空防冻的设计。直流式系统的缺点是要求性能可靠的变流量电动阀和控制器,使系统复杂,投资增大。
太阳阳能热水系统主要由太阳能集热器、储水保温水箱、管道保温系统(连接管道)、自动控制系统和其他外部设备(如:循环泵、电磁阀及伴热带等)组成。 [2] 集热器结构示意图 系统中的集热元件,其功能相当于电热水器中的电加热管。和电热水器、燃气热水器不同的是,太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量,故而加热时间只能在有太阳照射的白昼,所以有时需要辅助加热,如锅炉、电加热等。中国市场上最常见的是全玻璃太阳能真空集热管。结构分为外管、内管,在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铬等吸热膜,金属管焊接在集热板上,平板集热器较真空管集热器成本稍高,近几年平板集热器呈现上升趋势,尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3.3特硬玻璃制造,选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。 和电热水器的保温水箱一样,是储存热水的容器。因为太阳能集热器只能白天工作,而人们一般在晚上才使用热水,所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。 水箱内胆是储存热水的重要部分,其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着保温效果,在寒冷季节尤其重要。较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。 将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道,使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到工作状态至关重要。热水管道必须做保温防冻处理。管道必须有很高的质量,保证有20年以上的使用寿命。 同时,为了减少热量在管道传输过程中的损失,连接管路还应具备保温系统。
自动控制系统是热水系统的大脑,各种信号传感器就是系统的神经。太阳能热水系统与普通太阳能热水器的区别就是控制中心。作为一个系统,控制中心负责整个系统的监控、运行、调节等功能,的技术已经可以通过互联网远程控制系统的正常运行。 其它外部设备主要包括循环泵、增压泵、供水泵和电磁阀。这要根据循环管道的粗细、流量的大小、集热器串并联的组数、集热器安置位置的高低综合因素确定,尤其是循环泵扬程、流量、吸程的确定,根据水箱位置的高低,循环泵的扬程差别巨大,应该更为谨慎。
1.环保效益——相对于使用化石燃料制造热水,能减少对环境的污染及温室气体-二氧化碳的产生。 2.节省能源——太阳能是属于每个人的能源,只要有场地与设备,任何人都可免费使用它。
3.安全——不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危险,或使用燃料油锅炉有爆炸的顾虑,或使用电力会有漏电的可能。 4.不占空间——不需专人操作自动运转。另外,太阳能集热器装在屋顶上,不会占用任何室内空间。
5.具经济效益——正常的太阳能热水器是不易损坏,寿命至少在十年以上,甚至有到二十年的,因为基本热源为免费的太阳能,所以使用它十分符合经济成本效益。 [4]