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住宅太阳能热水系统得比较及选用
住宅太阳能热水系统得比较及选用
概述
近年来,不可再生能源得大量消耗,全球气候变暖,资源紧缺,生态环境恶化引起全
中应用非常重视,可再生能源大致包含太阳能、水能、地热能、风能、生物质能等。而太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、与能源质量高等众多优点成为可再生能源利用得首选资源,我国从20世纪80年代中期开始推行建筑节能,出台了一系列鼓励或指导性政策。1998年1月1日施行、2007年10月28日修订通过得《中华人民共与国节约能源法》第四十条规定:“国家鼓励在新建建筑与既有建筑节能改造中使用新型墙体材料等节能建筑材料与节能设备,安装与使用太阳能等可再生能源利用系统。”。2006年1月1日起施行得《可再生能源法》第十七条强调:“国家鼓励单位与个人安装与使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖与制冷系统……。”。2011年1月1日施行得《上海市建筑节能条例》第十一条中要求“新建有热水系统设计要求得公共建筑或者六层以下住宅,建设单位应当统一设计并安装符合相关标准得太阳能热水系统”。我国得其它很多省市也均出台了设置太阳能得规定,太阳能热水系统这种绿色能源正在被社会广泛得应用。在住宅建筑中,太阳能热水系统尤其合适。
上海位于北纬31、2度,东经121、4度,属于我国太阳能资源第三类分区,太阳年总辐照量大约为4700MJ/m2、a,年均日照时数1900-2000h,日照百分率44%,在安全与使用合理前提下,上海地区热水系统太阳能保证率可达到60%以上,太阳能资源较为丰富。太阳能热水应用潜力较大。下面将住宅中太阳能热水系统得几种常用方案进行介绍并作比较,再结合本项目得特点,做出最适合本项目得太阳能热水系统方案推荐。
住宅中常用得太阳能热水系统介绍
常用得太阳能水系统一般由以下几部分组成:
太阳能热水系统按介质可分为直接加热与间接加热。直接加热系统就是指在太阳能集热器中直接加热水供给用户得系统;直接加热系统得优点就是集热效率高,设计简单,成本较低,在我国目前普遍采用,缺点就是冬天环境温度低于零度摄氏温度时,水结冰容易冻坏系统,且水管易结垢。间接加热系统就是指在太阳能集热器中加热某种传热工质(一般为纯水),再利用传热工质通过热交换器加热水供给用户系统。由于热交换器阻力较大,间接系统一般采用强制循环系统。考虑到用水卫生,减缓集热器结垢及防冻因素,在投资允许得条件下,一般优先推荐采用间接系统。间接加热系统得优点就是将集热与供热分开,设计灵活;可以采用防冻液为传热工质,避免出现冬天冻坏系统,缺点就是成本较直接加热系统要高,通过换热器热损耗部分热量。
太阳能热水系统根据集热系统、辅助系统及供水方式得不同,可以分为三大类型:
分户集热——分户储热辅热式;集中集热——分户储热辅热式;集中集热——集中储热辅热式。每种类型均包括直接加热与间接加热,而直接加热与间接加热已在上段做了详细介绍,不再赘述,下面将这三大类型得太阳能热水系统做详细得介绍。
2.1分户储热辅热式太阳能热水系统
分户储热辅热式太阳能热水系统就是指终端用水点以户为单位,每户独立设置太阳能集热器、储水箱、辅热设备及相关管路,每户独立使用得小型太阳能热水系统。分户集热——分户储热辅热式又可分为一体式太阳能热水器与分体式太阳能热水器。
2.1.1.一体式太阳能热水器
一体式太阳能热水器外型图如下图所示,种类分承压一体式太阳能热水器与非承压一体式太阳能热水器。该类型太阳能热水器有以下特点:
a)、结构紧凑、安装简便,适合屋顶、地面等平面场地安装。
b)、采用自然循环方式加热,无需另外安装循环泵,节省能源。
c)、采用电辅热、价格低,适合分户安装,产权明确。
但该种太阳能热水器只适合顶层用户、多层住宅或别墅安装使用,不适合高层住宅使用,且不易与建筑协调,影响美观。一般农村使用较多,城市一般为顶层用户私自安装,故不适合一个小区大规模使用。
家用一体式太阳能热水器外型图家用一体式太阳能热水器现场安装图2.1.2.分体式太阳能热水器
分体式太阳能热水器系统就是将储水箱安装主于室内,集热器安装在屋顶(平屋面、坡屋面)、外墙、阳台等采光面,与建筑物有机融为一体。其具有与建筑一体化完美结合得特点与家庭热水中心得功能,故分体式太阳能热水系统逐渐开始受到高品味生活人群与房地产开发企业得青睐。按循环形式可分为:分体自然循环系统、分体强制循环系统。
2.1.2.1.分体自然循环系统
自然循环指得就是采用热水得供水与回水温差而使热水在管网中自行循环得方式。太阳辐射透过玻璃盖板,被集热板吸收后沿肋片与管壁传递到吸热管内得水。吸热管内得水吸热后温度升高,比重减小而上升,形成一个向上得动力,构成一个热虹吸系统。随着热水得不断上移并储存在储水箱上部,同时通过下循环管不断补充温度较低得水,如此循环往复,最终整箱水都升高至一定得温度,热效率相对较低。详见下图示意。
该系统要求储热水箱必须高于集热器以提供足够虹吸动力,且储热水箱离集热器不能太远,因此与建筑得整合设计有一定得难度,集热板一般用于阳台或外墙安装,不能设于屋顶,储热水箱只能设在阳台上,故该系统也俗称阳台壁挂式太阳能热水系统。但此系统具有结构简单,运行控制单位少,成本相对较低,普遍适于高层、小高层等采光面积较小得楼层且对生活热水需求不高得住户采用。一般配置80-120L得带电辅热得热水罐,光电互补。
分体自然循环太阳能热水器原理图分体自然循环太阳能热水器安装图
分体自然循环太阳能热水器现场安装图
2.1.2.2.分体强制循环系统
强制循环太阳能热水系统就是在集热器与储水箱之间管路上设置水泵,作为系统中水得循环动力;与此同时,集热器得有用能量收益通过加热水,不断储存在储水箱内。详见下图如示。强制循环系统要求采用能承压得太阳能集热器,就是与建筑结合得太阳能热水系统得发展方向。循环泵得控制方式以温差循环控制方式较为普遍。该系统集热板与储热水箱可灵活摆放,限制条件少,集热板可置于屋顶、阳台、外墙等地方,特别就是集热器与屋面相结合进行安装,满足建筑结构功能得同时不影响建筑得外观,故俗称分体式别墅型太阳能热水系统,详见以下现场安装图,广泛应用于别墅、排联建筑中,也可用于多层、高层住宅。该系统相对自然循环有热效率高、控制相对复杂、成本及运行费用相对较高得特点。
分体强制循环太阳能热水系统原理图
