1技術(shù)背景

　　利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能即太陽(yáng)能熱利用是實(shí)現(xiàn)能源替代，減少排放以及改善城鄉(xiāng)居民生活條件的重要保障，在霧霾天氣不斷嚴(yán)峻的形勢(shì)下，清潔能源太陽(yáng)能的利用受到國(guó)家和人們的高度重視，其中應(yīng)用最為廣泛的是太陽(yáng)能熱水利用。

　　太陽(yáng)能需滿足用戶全天候用熱水，必須配有輔助加熱系統(tǒng)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，是由太陽(yáng)能集熱器、保溫水箱、電（燃油爐）輔助加熱系統(tǒng)、供熱水管道四部分組成，用浮球閥控制保持滿箱的狀態(tài)。

　　晴天時(shí)，太陽(yáng)能把集熱器內(nèi)的冷水加熱，形成自然循環(huán)，整箱的冷水被慢慢的循環(huán)加熱，水溫逐漸升高，水溫從20℃慢慢上升，一般情況下，在早晨、上午水溫不夠熱，晚上用熱水時(shí)，冷水同時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入水箱底部，也就是說(shuō)一邊用熱水一邊進(jìn)冷水，冷熱水在同一個(gè)水箱內(nèi)，冷熱水交界面會(huì)相互傳熱混合，導(dǎo)致水溫逐漸下降，開始用水時(shí)很熱，后來(lái)逐漸變冷，最后導(dǎo)致20%的熱水變成溫水，造成浪費(fèi)。若當(dāng)天晚上剩余半箱熱水，則水箱底部就會(huì)有半箱的冷水，第二天早上形成一箱的溫水，導(dǎo)致無(wú)法使用。

　　下雨天時(shí)，由于沒有太陽(yáng)，水箱里的水是冷的，到下午3點(diǎn)，電（燃油爐）輔助加熱系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，把整箱冷水加熱至50℃，若當(dāng)天熱水用不完，就會(huì)浪費(fèi)電（油）。

　　綜合以上分析，傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)有以下四個(gè)主要缺點(diǎn)：

　?。?）利用太陽(yáng)能把整箱水循環(huán)加熱，升溫緩慢，早晨及上午水不夠熱，無(wú)法提供熱水；

　?。?）用浮球閥控制水位，用熱水時(shí)，水箱一邊出熱水，一邊進(jìn)冷水，冷熱水相混合，水溫逐漸變冷；

　　（3）熱水不夠用時(shí)，無(wú)法再提供熱水；

　?。?）下雨天，用電把整箱水加熱，用不完時(shí)造成浪費(fèi)。

　　所以傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)真正用太陽(yáng)能產(chǎn)的熱水很少。

　　下文將介紹一套在各種天氣情況下最大化利用太陽(yáng)能，最少利用輔助能源而能給用戶滿足全天候用熱水要求的系統(tǒng)。

　　2技術(shù)方案

　　為實(shí)現(xiàn)最大化利用太陽(yáng)能，系統(tǒng)為集中集熱集中供熱水系統(tǒng)，由太陽(yáng)能集熱器、保溫水箱、空氣源熱泵輔助加熱裝置、水泵及管路系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖1所示。

　　晴天時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)能把集熱器內(nèi)的冷水加熱至55℃時(shí)（該溫度可調(diào)），冷水管上的電磁閥門自動(dòng)打開，冷水被自來(lái)水壓力壓入集熱器內(nèi)，集熱器內(nèi)的熱水被擠出，然后進(jìn)入到保溫水箱中儲(chǔ)存待用。當(dāng)冷水到達(dá)集熱器出口處的溫度探頭時(shí)，探頭溫度低于55℃，電磁閥門就立刻關(guān)閉，冷水停留在集熱器內(nèi)繼續(xù)被太陽(yáng)能加熱，2~5 分鐘后，水溫達(dá)到55℃時(shí)，電磁閥門再次打開，集熱器內(nèi)的熱水被擠到保溫水箱中，按此規(guī)律，一次又一次的產(chǎn)生熱水進(jìn)入水箱，水箱內(nèi)熱水逐漸增加，一直增加到水箱水滿為止。如果還有太陽(yáng)，為了充分利用太陽(yáng)能，循環(huán)泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，把水箱內(nèi)55℃的熱水抽出來(lái)，經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能集熱器循環(huán)加熱，使水溫進(jìn)一步升高至60~70℃，當(dāng)水溫達(dá)到70℃時(shí)停止循環(huán)加熱，限制水溫不要超過(guò)70℃，以免燙傷人，同時(shí)防止結(jié)水垢（產(chǎn)生水垢的溫度條件是水溫超過(guò)80℃）。

　　熱泵加熱系統(tǒng)只有在太陽(yáng)能光照不足時(shí)才啟動(dòng)，為最大限度地利用太陽(yáng)能，減少電能的消耗，系統(tǒng)設(shè)定3個(gè)時(shí)間段檢測(cè)保溫水箱的水位。在上午10：30~11：30，如果保溫水箱內(nèi)熱水水位還不到40%的位置，則自動(dòng)啟動(dòng)熱泵加熱系統(tǒng)，往保溫水箱補(bǔ)充50℃的熱水，如果水位達(dá)到設(shè)定值，則熱泵系統(tǒng)停止工作。同樣，在中午12：30~1：30，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)保溫水箱70%的水位，在下午3：30~6：30，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)保溫水箱100%的水位。從以上看出，系統(tǒng)在3個(gè)設(shè)定的時(shí)間段（可按需要設(shè)定多個(gè)時(shí)間段）會(huì)自動(dòng)探測(cè)保溫水箱的水位，如果水位不夠，啟動(dòng)熱泵加熱（表明此時(shí)太陽(yáng)光照不足或是陰雨天），反之就一直用太陽(yáng)能加熱（晴天），而不會(huì)啟動(dòng)熱泵，使最大限度地優(yōu)先使用太陽(yáng)能。管道設(shè)有回水裝置，當(dāng)管道溫度低于30℃時(shí)，智能控制系統(tǒng)發(fā)出指令打開電磁閥3，在供熱水變頻泵的作用下將熱水充滿管道，等管道溫度T3達(dá)到50℃時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令電磁閥3關(guān)閉，保證用戶即開即用熱水。

　　晚上用熱水時(shí)，熱水水位逐漸下降，冷水不會(huì)進(jìn)入水箱，水溫是恒溫的，按照設(shè)計(jì)足夠的熱水，晚上不再啟動(dòng)熱泵加熱，當(dāng)水位降至最低水位時(shí)，熱泵系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，往保溫水箱補(bǔ)充少量熱水，保證一直有熱水用，根據(jù)需要加熱熱水，水位會(huì)一直維持在最低水位狀態(tài)，此種控制方法節(jié)約電費(fèi)。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　太陽(yáng)能熱水項(xiàng)目利用太陽(yáng)能集熱器獲得熱能，是太陽(yáng)能利用中最成熟，性價(jià)比最好的技術(shù)。該系統(tǒng)適用于集中供熱水，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)保溫水箱水位，可達(dá)到最大限度的優(yōu)先使用太陽(yáng)能，避免了傳統(tǒng)太陽(yáng)能水不夠用時(shí)無(wú)法在提供熱水和晚上及陰雨天把整箱水加熱造成浪費(fèi)的缺點(diǎn)。所以投資太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)無(wú)論從環(huán)境上，還是從經(jīng)濟(jì)分析上都是切實(shí)可行和必需實(shí)施。

　　來(lái)源：中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)資訊網(wǎng)

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