浅议集中集热-分户储热太阳能热水系统

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1、浅议集中集热-分户储热太阳能热水系统　　关键词：太阳能热水系统住宅集中-分散式中图分类号：TK51文献标识码：A文章编号：一、引言太阳能作为一种无排放、易转换、可重复使用的清洁能源，在各行业内的利用越来越受到关注，太阳能的利用也逐渐成为节能环保的一大主题，因此国内很多地方政府对此出台了强制性文件加以规定。其中太阳能热水系统是较为普遍、成熟的太阳能利用方式之一，而居住建筑作为热水使用比较频繁、相对集中的场所，设置太阳能热水系统对于节能环保的贡献意义深刻。本文分析比较了不同太阳能热水系统的选择；并着重对近年来应用

2、比较普遍的集中集热、分户储热式太阳能热水系统进行论述。二、太阳能热水系统形式的比较目前常用的太阳能热水系统根据集热、储热及供热系统的不同组合形式可分为：集中集热—集中储热太阳能热水系统、集中集热—分户储热太阳能热水系统（后简称集中-分散式）及分户集热、分户储热太阳能热水系统。各系统的构成及运行方式《建筑给水排水设计手册》中已有详细的介绍，这里不再阐述。三类系统的主要优劣以表格形式总结如下：8通过以上不难看出，集中-分散式太阳能热水系统与其他两种系统相比较，在对建筑外形的影响、系统的运行维护、计费管理上都更具优

3、越性，因此被越来越广泛的采用于住宅建筑。笔者就从以下几方面讨论一下集中-分散式太阳能热水系统的设计。三、集中-分散式太阳能热水系统设计3.1集中-分散式太阳能热水系统构成：集中-分散式太阳能热水系统将太阳能集热器集中、统一规划安装成供热源向储热水箱提供热媒换热；储水箱、辅助保障系统按终端用户为单位独立设置。系统一般由太阳能集热器、分户换热水箱、膨胀罐、热媒循环泵、连接集热器和水箱的管路、控制系统和辅助加热系统等组成。较为典型的系统如下图：图1集中分散式太阳能热水系统原理图3.2集热器面积的计算取值及设置：式中

4、：——直接加热系统集热器总面积——设计日用热水量——用水单位数——水的比热8——热水密度——热水温度——冷水温度——太阳能保证率——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量——集热器的年平均集热效率——贮水箱和管路的热损失率1）设计日用热水量的确定在热水量的确定中，设计者应充分考虑太阳能利用率与一次性投资之间的平衡，规范建议按不高于热水用水定额的中下限取值。一般情况下，可按照平均日热水用水量来计算太阳能热水系统所提供的热量，由辅助热源来补充不利情况下的热水量缺口。考虑到系统本身的已有辅助电加热（一般厂家的储热水

5、箱内均采用辅助电加热系统），而大部分住宅户内同时设有燃气热水器，笔者认为在集热器可设置面积较小的情况下，可适当减少热水量的取值。2）热水温度的确定8规范中建议住宅热水温度取60℃。一般情况下，人体皮肤温觉的温度为20℃—47℃之间，当温度在35℃左右，人体皮肤产生温觉；温度超过45℃时，产生热甚至烫的感觉；温度达到47℃时，有烫伤痛感；温度大于50℃时就会烫伤形成水疱；如果60℃接触人体皮肤一分钟，就会造成Ⅲ度烫伤。考虑到住宅用户的使用习惯，热水多被用来洗澡或清洗物品，直接与人体接触，60℃水温存在一定的安全

6、隐患。国内使用的太阳能集热器产品大多为太阳能低、中温热利用产品，其产出45℃左右的热水时单位面积集热器的集热效率最高。如果出水温度设置过高，则要求太阳能集热器运行温度升高、换热时间增长，为了达到并维持设定的水温，必然会增加辅助热源的用量，不利于节能。因此，对住宅的太阳能热水系统的热水供应温度笔者认为可适当降低，可按45~55℃范围内。3）冷水温度的确定集热器面积计算的公式中，集热器平均集热效率和平均日太阳辐照量的设计参数均为年平均值。所以，冷水温度（水的初始温度）也应为年平均温度。可参照各地年平均水温相关数据

7、。4）集热器及热媒管道的设置：集热器通常集中设置于屋面，设计中应与建筑专业充分协调，满足“采光面充分、方位南向”等技术要求，以最大程度的接收太阳辐射，并尽量考虑建筑的美观。设置集热器的屋面应设计有人孔，便于安装、维护。热媒循环管作为公共管道不得设于住宅户内，应考虑管道的保温措施，寒冷地区冬季如果系统停用需考虑放空热媒管道（如未采用防冻液作为热媒）。83.3分户换热水箱的设计分户换热水箱设计的内容包括水箱的容积、水箱内换热盘管的材质和换热面积、水箱的辅助加热方式、以及水箱的安装位置等。水箱的容积应满足贮存住户一

8、天的热水用量，即设计人数乘以热水设计定额。住宅设计人数应根据建筑的类型、套型模式、建筑面积等确定。对于大多数中小型住宅建筑建议按不超过3人/户计，户型面积比较大的人数可适当放大。设计中应注意每日热水用量对应集热器计算时热水温度、用水定额的取值。水箱内与太阳能热媒交换热量的盘管一般采用铜盘管，因为铜盘管的传热系数较钢盘管高，相同条件下换热效率更高。换热面积的计算与普通容积式水加热器相同，根据设计供热量