李燕霞

北京中天元工程設(shè)計有限責(zé)任公司

集中式、分戶式太陽能熱水系統(tǒng)對比分析

李燕霞

北京中天元工程設(shè)計有限責(zé)任公司

隨著整個社會對節(jié)能的重視，太陽能作為極好的天然能源越來越被廣泛應(yīng)用在建筑行業(yè)中。本文對太陽能熱水系統(tǒng)的幾種形式做了一些對比分析可供參考交流。

太陽能；集中式；分戶式

1 前言

太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，是目前太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟價值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項應(yīng)用產(chǎn)品。太陽能熱水系統(tǒng)從安裝和使用方式方面可分為集中式太陽能熱水系統(tǒng)和分戶式太陽能熱水器兩種形式。集中式太陽能熱水系統(tǒng)安裝和使用方式：集中安裝、集中集熱、集中輔熱、集中供熱；分戶式太陽能熱水器安裝和使用方式：分戶安裝、分戶集熱、分戶輔熱、分戶供熱水。

2 集中式太陽能熱水系統(tǒng)

集中式太陽能熱水系統(tǒng)從集熱器類型、水箱數(shù)量、循環(huán)方式、系統(tǒng)開閉形式、承壓方式、自動化程度、供熱形式等方面可以劃分出多種工程方案。但以供熱形式來區(qū)分可分為集中集熱集中供熱水系統(tǒng)和集中集熱分戶供熱系統(tǒng)兩大類。

2.1 集中集熱集中供熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)由太陽能集熱器，集熱水箱（儲熱水箱），管道配件，自動控制部分組成。集熱器通過自然循環(huán)或強制循環(huán)加熱水箱中的水，再由管道直接將熱水送至用水點，因集熱器面積或光照不足等原因?qū)е碌脽崃坎蛔?，可通過電加熱裝置或燃?xì)饧訜嵫b置補充。

這種系統(tǒng)的特點是：集熱器在屋面集中放置，有利于建筑一體化設(shè)計；集熱器在屋面放置不受樓間距影響，有利于采光以最大程度利用太陽能；用水點相對較少，樓層低，循環(huán)管路長；用水時間相對固定，可合理調(diào)整輔熱工作時間；循環(huán)管路短，熱損失在可接受范圍內(nèi)。

真空管集熱器系統(tǒng)熱效率雖然高，但故障率也高；熱管、平板式集熱器故障率低，但系統(tǒng)集熱效率不高；這種系統(tǒng)形式需要專人管理、維護(hù)。

2.2 集中集熱分戶供熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)的組成由太陽能集熱器，平衡水箱，熱水循環(huán)泵，管道配件，分戶換熱水箱，自動控制部分組成。集熱器通過自然循環(huán)或強制循環(huán)加熱水箱中的循環(huán)介質(zhì)（導(dǎo)熱油、防凍液、水等），通過循環(huán)泵由管道將循環(huán)介質(zhì)送至用水點的換熱水箱內(nèi)，由換熱器加熱分戶換水箱中的水，當(dāng)循環(huán)介質(zhì)加熱的水溫達(dá)不到使用要求其時，可通過水箱中的電加熱裝置補充。

該系統(tǒng)特點是：集熱器樓頂集中放置，有利于建筑一體化設(shè)計；

集熱器樓頂放置不受樓間距影響，采光好；介質(zhì)換熱，熱效率低；

用水點相對較多，樓層多，循環(huán)管路長，不容易實現(xiàn)各層的壓力均衡，熱損失大（在保證全天候熱水供應(yīng)的情況下，一些系統(tǒng)的循環(huán)管道熱損耗甚至?xí)笥谔柲芗療嵯到y(tǒng)所產(chǎn)生的能量）；用水時間不固定，為保證全天候供水，以及補償長距離循環(huán)管道的熱損耗，輔助熱源能耗高；白天儲熱水箱溫度低時，用戶用電對儲熱水箱中的水加熱，若系統(tǒng)中循環(huán)介質(zhì)的溫度低于儲熱水箱中水的溫度時，會帶走儲熱水箱中的熱量；真空管集熱器系統(tǒng)熱效率高，但故障率高，熱管、平板式集熱器故障率低，但系統(tǒng)集熱效率不高；需要專人管理、維護(hù)，維護(hù)費用高；系統(tǒng)中公共系統(tǒng)的運行費用易與業(yè)主產(chǎn)生矛盾。

3 分戶式太陽能熱水系統(tǒng)類型

分戶式太陽能熱水器從結(jié)構(gòu)形式方面可大致分為直插式、分體壁掛式太陽能熱水器和構(gòu)件式。

3.1 直插式

該系統(tǒng)由集熱器，水箱，支架組成。水直接在集熱管里面直接加熱，通過熱動力微循環(huán)將集熱管內(nèi)的熱水儲存到水箱中，供至水點。

該系統(tǒng)的特點是：成本低、熱效率高；供水管路長，使用時需先放許多涼水，水量浪費大，冬季易凍管；由于水在集熱玻璃管內(nèi)，夏季易爆管；安裝在樓頂，存在安全隱患且影響城市建筑美觀；高層建筑不便安裝使用。

3.2 分體壁掛式

該系統(tǒng)由室內(nèi)水箱，室外集熱器，介質(zhì)連接管，安裝支架組成。

集熱器吸收太陽光的熱量，首先加熱U型銅管，然后加熱銅管中的導(dǎo)熱油或防凍液等“介質(zhì)”，介質(zhì)經(jīng)循環(huán)管通過水箱內(nèi)的換熱器加熱水箱中的水。

該系統(tǒng)的特點是：可以滿足高層建筑安裝要求；單獨設(shè)立水箱，占室內(nèi)空間；集熱器通過導(dǎo)熱油或防凍液循環(huán)進(jìn)行熱交換，熱能散失大，熱效率低；介質(zhì)加熱后揮發(fā)，必須定期（1-2年）填充一次，另外介質(zhì)容易碳化和凝固，堵塞銅管；外置的集熱器存在墜落隱患，且集熱器安裝需要角度，樓上一旦墜落物品容易擊碎集熱器真空管。

3.3 構(gòu)建式

該系統(tǒng)由全玻璃真空集熱管，不銹鋼內(nèi)膽，連接底座，結(jié)構(gòu)框架，標(biāo)準(zhǔn)集熱器，控制儀，輔助熱源組成。太陽能集熱時系統(tǒng)與大氣相通，集熱器吸收太陽光的熱量，直接加熱不銹鋼內(nèi)膽里面的水，因加熱造成的水體積膨脹和蒸汽通過排水管道排出，集熱效率高，安全可靠。用水時排氣管道關(guān)閉，通過自來水壓力供應(yīng)熱水，供水壓力、溫度恒定。可選擇性配備不同的輔助熱源（燃?xì)獗趻鞝t、燃?xì)鉄崴鳌㈦娂訜?、電熱水器等），陰雨天氣的正常供?yīng)熱水，室外管道采用專利防凍技術(shù)，配合電伴熱可有效防凍，保證寒冷環(huán)境使用。

該系統(tǒng)的特點是：適合高層建筑安裝；無水箱不占用室內(nèi)空間；外形簡潔美觀，尺寸可調(diào)，可與不同建筑風(fēng)格搭配，有助于良好的建筑立面形象；直熱焓技術(shù)，熱效率高；豎式安裝，冬季熱水溫度更高；可選多種輔助熱源，保證陰雨天使用；常態(tài)無壓，承壓使用；真空集熱管有防爆設(shè)計，在真空集熱管受到?jīng)_擊破損的情況下，也不會有玻璃渣等破損碎片墜落，保證高層使用安全（當(dāng)然更不會有熱水漏出）；可建筑構(gòu)件化，如做成陽臺欄桿式太陽能熱水器、窗式太陽能等，進(jìn)一步提升與建筑外觀的協(xié)調(diào)性；運行總重量較大，需在增加安裝位置的荷載；與建筑集成度較高，必須在設(shè)計階段就開始和項目整體考慮。

4 小結(jié)

集中式太陽能熱水系統(tǒng)適用于賓館、學(xué)校浴房、洗浴中心、職工浴室等集中環(huán)境中，不適用于住宅小區(qū)分戶供水環(huán)境使用。直插式太陽能熱水器適用于村鎮(zhèn)級市場，樓層不能超過6層的建筑。分體壁掛式太陽能熱水器能用于高層住宅建筑，但該技術(shù)本身存在一定的缺陷與不足，屬于技術(shù)過渡產(chǎn)品。各種系統(tǒng)形式都各有利弊，在進(jìn)行設(shè)計時，需結(jié)合建筑特點進(jìn)行選擇。

[1]東晨陽光太陽能熱水器.《太陽能熱水系統(tǒng)對比分析》.