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非承压分离式太阳能热水系统解析

上海太阳能工程-上海湘宸节能公司135-6460-1168是一家以太阳能热水器生产为主的太阳能工程厂家,公司在太阳能行业有做过的工程案例有:平板太阳能热水器,阳台壁挂式太阳能热水器,分体太阳能,平板分体太阳能热水器工程,等,公司承接太阳能热水器工程,

上海太阳能工程-上海湘宸节能公司135-6460-1168是一家以太阳能热水器生产为主的太阳能工程厂家,公司在太阳能行业有做过的工程案例有:平板太阳能热水器,阳台壁挂式太阳能热水器,分体太阳能,平板分体太阳能热水器工程,等,公司承接太阳能热水器工程,太阳能采暖,太阳能发电,太阳能空调等。
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0前言
太阳能热水系统主要分为家用太阳能热水系统和工程用热水系统。随着太阳能热水器市场的发展,家用太阳能热水系统呈稳定增长趋势,而工程太阳能热水系统则表现出突飞猛进的发展。在两大系统之间存在着一个产品断层,这个产品很好地补充了家用太阳能热水系统和工程用太阳能热水系统之间的空白,即非承压分离式太阳能热水系统。
1系统原理
非承压分离式太阳能热水系统由3部分组成:集热器、水箱(含控制器)和循环管路。集热器安装在室外无遮挡、且太阳能照射到的地方,水箱安装在室内,循环管路连接水箱和集热器。整套系统在控制器的控制下实现自动工作,图1是系统组成原理图。
合同能源管理公司
集热器吸收太阳辐射能转化成热能,使得集热器内水温升高,当集热器循环出口水温达到一定值,如水箱内的水没有达到设定水位,控制器打开上水电磁阀,冷水将集热器里的热水顶入水箱,直至集热器循环出口温度降低至一定值,如此循环使水箱内的热水不断增多,直至水箱内水达到设定水位。此控制器通过循环泵和循环电磁阀,使水箱内的热水通过集热器进行循环,水箱内的水温不断升高。这样运行的目的是尽量使用少量的电量达到节能的目的。
系统热水供应:由于水箱是开式的,为保证用水点有热水供应,系统中的水泵又起到出水增压的作用。当有用水点使用热水,热水龙头打开时,热水管路中的压力降低到压力开关的下限值;当水泵自动启动向用水点供水停止用热水关闭热水龙头时,热水管路压力增加;当压力增加到压力开关的上限值时水泵自动停止,停止向用水点供水。
2系统设计
2.1基本设计(见表1)
合同能源管理公司
如表1所示,为两个不同型号的非承压分离式太阳能热水系统,两款产品的主要差异在于水箱容积和集热器数量的差异。一般情况下,200L水箱可以配置两块SLL4715-16-L/S集热器,300L水箱配置3块SLL4715-16-L/S集热器,也就是说:一般一块集热器可以带100L热水,每平方米集热面积配置75L热水。
该产品的优点:
1.集热系统和储热系统分离。集热器可以在屋顶、墙壁、地面等任何地方,可以完美地与建筑结合,解决了部分直插式热水器不方便安装的问题。储热系统和控制系统在室内,具有良好的保温性能。
2.该系列产品一般配置超大容积水箱,满足了用户成员比较多,用水量比较大的家庭或团体的用热水需求,解决了普通太阳能热水器储水量少的问题。尤其适合于别墅型高端用户的需求。
3.该系统的最大优点在于可以根据用户需求,实现水箱和集热器任意比例配置。如200L的水箱可以配置3块集热器,300L水箱可以配置4块集热器,以解决天气较差,或太阳辐照比较差的时候温升不足的问题。
4.系统可以很好地与电能、燃气相结合,实现常规能源对太阳能热水系统的补充。
2.2控制配置(见图2)控制系统采用一体式控制和分离式控制两种模式,便于用户操作。系统控制具有以下几个方面的功能:
合同能源管理公司
1.液晶显示水箱水温、水位、定时加热时间、时钟等。
2.定温出水:当水箱未满,集热器内热水温度高于设定温度时,冷水通过上水电磁阀进入集热器,把热水顶入水箱,实现节电。
3.温差循环水箱水满后,当集热器内水温高于水箱水温设定值时,水箱内的热水通过循环泵进入集热器,使水温进一步升高,以充分利用太阳能。
4.光电互补:在设定的时间内如果水箱水温没有达到设定温度,系统会自动启动电加热功能,若水箱水位低于设定水位则自动上水到设定自动恒温水位。
5.可设定两个定时加热时间和相应的水位、水温时间到达设定时间,当水箱温度低于设定温度时自动启动电加热,如果此时水箱水位低于相应水位,则先补水到相应水位再启动电加热。
6.过热保护:当水箱水位低于某一个下限值时电加热无法启动。
7.故障监测:出现故障自动报警并有保护系统功能。上述控制功能设置确保用户操作方便,系统安全,可靠。保证用户24h持续供应热水。
3性能测试
非承压分离式太阳能热水系统性能测试依据GB/T19141-2011《家用太阳能热水系统技术条件》。主要包括热性能测试和可靠性测试,测试项目共计11项。
3.1热性能测试
标准要求在日太阳辐照量17MJ/m2条件下,储热水箱内集热结束时水温≥45℃,分离直接式太阳能热水系统单位轮廓采光面积储水箱内水的日有用得热量≥7.0MJ/m2,平均热损系数≤16W/(m3•K)。实测水温达到51℃,日有用得热量为9.7MJ/m2,平均热损因数为11≤16W/(m3•K)。热效率达到57%,是标准热效率的1.39倍。热损因数仅为标准的68.8%。
3.2可靠性测试
水箱采用0.6mm厚的SUS304不锈钢材料,水质无水锈和异味。系统设置膨胀罐、安全阀、防倒流装置、过热保护等措施。采用铝合金支架,经过72h盐雾试验,支架及连接件无裂纹、起泡、剥落和生锈。对系统进行1.5倍额定压力测试,系统无膨胀、变形、渗漏和破裂。集热管具有良好的耐冲击性能。在持续-25℃条件下,系统无泄漏、破损、变形、损坏,部件无冻结。通过以上测试可得出,系统具有良好的、可靠的安全性。
4注意事项
非承压分离式太阳能热水系统是介于一般直插式太阳能热水系统和工程用太阳能热水系统之间的一款产品,适用于别墅型住户使用,且在实际销售中,别墅型的用户居多。非承压分离式太阳能热水系统在使用中也存在一些问题,如果使用不当对系统使用寿命和可靠性都会产生一定影响。主要表
现在一下几方面:
1.用户长时间不使用系统,系统将会关闭。或在阴、雨、雪天气太阳辐照量不足时,由于水箱容积较大,产生的热水温度可能达不到使用要求,电加热无法短期内加热到使用的热水温度,造成时间滞后。
2.系统长时间关闭,导致集热管长期空晒,影响集热管及系统的使用寿命。用户突然启动时,如操作不当,会造成系统故障,如中午上水会导致集热管炸裂,造成系统损坏。
3.定温出水时,需要自来水有一定的压力,而在压力不足的地方,需要加装上水增压装置。
5技术拓展
非承压分离式太阳能热水系统是由集热器、储热水箱、控制器3部分组成,因此产品的技术拓展也围绕这三个方面。
5.1集热器方面
可以采用全玻璃热管真空太阳集热管以提高集热管耐冷热冲击性能和系统的可靠性;也可以采用横置联集管模式,降低成本的同时,实现集热系统管路排空,提高系统的得热量和得热效率。
5.2储热水箱
由于储热水箱和泵站在室内,因此,可以考虑在水箱和泵站一体化的同时,实现储热水箱家电化,使产品与家居环境能够很好地融为一体。采用低噪音水泵可以降低使用噪音对环境的影响。
5.3控制技术
采用傻瓜式控制技术及一键恢复技术,降低用户对控制系统的操作难度,便于用户操作和使用。
6小结
非承压分离式太阳能热水系统是太阳能热水系统的重要补充,系统设计安全、可靠、热性能良好,易于实与建筑相结合,满足了部分高端用户的需求,具有良好的市场前景。但该系统在使用中也还存在一些问题,需要引起注意,进一步重点解决这些问题是各太阳能热利用企业需要努力的方向。
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