浅谈中央太阳热水系统优化设计
杨林岐 广东五星太阳有限公司 1 前言 在全球化能源危机日趋严重的今天,太阳能作为可再生能源,太阳能产品 及应用愈来愈受到人们的青睐.在热水供应领域,传统的热水供应模式正被各种 中央太阳热水系统替代,如众多的行业如医院,酒店,宾馆,学校,厂矿的中央 热水系统的新改扩建工程,都将太阳热水系统作为首选方案,但由于国家尚无相 关之标准规范,所以通常设计方案一般都由承建方完成,又因受成本和各自习惯 作法的影响,往往工程设计的效果并不能完全达到预期的效果,更不用说达到与 传统供水系统同样的效果. 我们在长期的工程设计及运行实践中,针对不同行业,不同用水方式及其特 点,通过方案优化,使其不仅能达到传统热水系统的功能要求,而且可实现最大 限度利用太阳能,达到有效节能的目的. 2 太阳热水系统优化设计的体会 众所周知,传统之热水系统通常都以锅炉直接或间接方式实现制热的,对于 不同行业根据其用水可靠性及特点不同,传统系统均设计有备用或留有余地,容 易实现和满足各种不同地域,不同方式的全天候热水供应.并且,其相关设计标 准,规范齐全,一般可由专业设计院在主体工程设计时同步进行,设置地点即可 独立设计,也可在主体设计时综合考虑;又因为其占用空间较小,即使改造工程 亦较容易进行.对于以太阳能作为热源获取热水的系统而言,一方面因各地太阳 能资源参差不齐,气候条件,生活习惯等差异,不能采用同一标准来选择方案; 其次,太阳热水系统无论采用平板,真空管或其它类型太阳集热器,均需一定的 安装场地,并且为了达到良好的集热效果,安装方位,朝向,方式都有较严格的
要求.再者,正常情况下为了便于供热水,太阳集热器不可能安装在地面或专门 位置,通常是设置在建筑物天面上.一般中央太阳热水系统都是由多个集热单元 组合而成,受安装地点限制,集热器单元组合阵列不能随心所欲的设置,而必须 结合建筑结构特点,以及系统布局的合理性,技术性,水力平衡等方面来综合考 虑. 另外,对于太阳热水系统是以太阳为能源,尤其对太阳集热器来讲,是获取 太阳辐射热,所以只有在有日照时才能实现集热之目的,并且,相对于独立的太 阳热水系统,也只有经过一定时间接受一定强度的太阳辐射能后,系统方可制备 一定量的热水. 太阳热水系统不能均匀生产热水, 也不能像传统的热水锅炉那样, 随时可制备热水,因此全天候热水供应之设计方案的优劣直接影响系统正常使 用. 太阳热水系统如何才能实现传统热水系统的功效, 又能达到最大限度节能的 目标,首先是要根据用户用水特点,供水可靠性,稳定性等方面合理界定用水量 标准,结合卫生设施配套及完善程度,确定热负荷,用水高峰持续时间以及最大 小时供水量等, 以此计算依据作为最终选择太阳热水系统设计方案和相关设备配 套的依据.通过优化设计,使设计方案实施后能以良好的性价比为用户提供安全 可靠,卫生,舒适让用户满意的热水供应. 3 几种典型太阳热水系统设计 中央太阳热水系统设计的关键是实现最大限度利用太阳能, 以满足热水供应 需要. 为便于分别说明, 在此按用水方式不同将太阳热水系统分为每日定时供水, 每日多时段供水和全天候供水三种方式来分别阐述. (1)所谓定时供水是按每天在规定时段供应热水的系统,该系统多为工厂和学 校等类似集体宿舍热水供应系统,按照人们正常工作及生活习惯,此类系统也可 以说是每日晚间定时供水系统,也有叫做定时定量供水系统.由于人们使用热水
习惯与气候情况有直接关系,并不是一年四季维持在一个常量标准,而设计计算 时所依据的用水量标准只能作为确定太阳集热面积或系统规模的参考. 实际应用 中,每天的用水量是变化的,而一定规模集热面积的太阳热水系统所配置的储能 用热水箱却是固定不变的.在日照充足的季节,环境气温也相对比较高,而热水 的需求量却相对较少,常会出现热水供应过量现象,而在同样季节,如有日光不 足或是阴雨天时,太阳热水系统产水温度不能满足供水温度要求时,便利用辅助 设备来对全部水箱进行加热,使其达到正常供水温度要求,这就易造成过量水被 加热,造成能耗增加,产生浪费.为此,对该种太阳热水系统优化设计的主要环 节是实现按需供应热水和定量,定温方式辅助配套.
回水 燃油炉
TC
恒温水箱
T
热水供应
保温循环泵
定温放水泵
温度控制器
LC
二次加热泵
T
DN40 末级 加热水箱 DN65 初级 加热水箱 DN40 补冷水泵
太阳集热器阵列
冷水供应
太阳集热器阵列
温度控制器 DN40 温差循环泵
温度控制器 DN40 温差循环泵

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