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太陽(yáng)能熱水工程系統(tǒng)的運(yùn)行原理及優(yōu)缺點(diǎn)

添加時(shí)間：2019-03-19

太陽(yáng)能光熱行業(yè)，從太陽(yáng)能熱水器發(fā)展至今，太陽(yáng)能熱水工程大家也應(yīng)該都慢慢的有所了解。不過(guò)可能很多朋友可能還只是了解一些基本情況，其實(shí)太陽(yáng)能熱水工程有很多種，首先主材料就有很多種，有真空管的，有平板的。另外，從太陽(yáng)能工程系統(tǒng)的運(yùn)行原理及模式方面來(lái)區(qū)分又可分為很多不同的工程系統(tǒng)，采用相同材料，但太陽(yáng)能熱水工程的運(yùn)行控制系統(tǒng)不同的話(huà)，結(jié)果也會(huì)有很大差別的。在這里，我們根據(jù)現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)常用的七種太陽(yáng)能熱水工程系統(tǒng)來(lái)分別簡(jiǎn)述一下各系統(tǒng)的運(yùn)行原理及優(yōu)缺點(diǎn)。

一、定溫放水系統(tǒng)
太陽(yáng)能定溫放水系統(tǒng)
運(yùn)行原理：定溫放水系統(tǒng)（見(jiàn)圖）是應(yīng)用較為廣泛的太陽(yáng)能熱水工程運(yùn)行方式，大、小型太陽(yáng)能熱水工程均適用。在太陽(yáng)光照條件下，在太陽(yáng)能集熱器的出水末端增加一個(gè)溫度探頭（水箱內(nèi)的水位可以采用機(jī)械浮球控制也可以采用控制器控制水位探頭）。

當(dāng)太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)，控制打開(kāi)電磁閥，冷水把已經(jīng)達(dá)到設(shè)定溫度的熱水頂入儲(chǔ)熱水箱并儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)太陽(yáng)能集熱器內(nèi)水溫低于設(shè)定值時(shí)，控制器使電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。如此不斷循環(huán)使儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的高溫水不斷增多，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水位達(dá)到最大水位時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉，不再進(jìn)水。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)自然循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)熱水速度大大提高，系統(tǒng)運(yùn)行由控制器控制，智能化程度提高，系統(tǒng)相對(duì)比較穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：對(duì)儲(chǔ)熱水箱保溫性能要求高，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫降低而儲(chǔ)熱水箱又處于滿(mǎn)水位時(shí)，無(wú)法使太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的高溫水繼續(xù)進(jìn)入水箱，造成浪費(fèi)。另外，系統(tǒng)增加控制器及溫度探頭，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用提高。

二、自然循環(huán)系統(tǒng)
太陽(yáng)能自然循環(huán)系統(tǒng)
自然循環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖）是最原始的太陽(yáng)能熱水工程運(yùn)行方式，在太陽(yáng)能技術(shù)開(kāi)發(fā)初期應(yīng)用極為廣泛，目前在大型太陽(yáng)能熱力工程中已經(jīng)被擯棄。

運(yùn)行原理：在太陽(yáng)光照條件下，太陽(yáng)能真空管吸熱加熱管內(nèi)的水，但與儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫相比，水溫差距較大。因此太陽(yáng)能集熱器內(nèi)水的體積質(zhì)量減小變輕，開(kāi)始慢慢上升到高位的儲(chǔ)熱水箱中，而儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水由于溫度低，因此體積質(zhì)量增大變重，水自然流回處于較低位的太陽(yáng)能集熱器內(nèi)。如此不斷地循環(huán)，使儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫逐漸升高，但這是一個(gè)緩慢的過(guò)程。儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水位通常采用機(jī)械浮球控制。

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方式簡(jiǎn)單，投資小，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用少，適合單機(jī)太陽(yáng)能熱水器。

缺點(diǎn)：儲(chǔ)熱水箱必須要高于太陽(yáng)能集熱器，而且高度差要大，通常1m~2m。儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水升溫比較緩慢，而且對(duì)管道和坡度都有嚴(yán)格的要求，不宜做成較大（30m2以?xún)?nèi)）的太陽(yáng)能熱水工程。

三、溫差循環(huán)系統(tǒng)
太陽(yáng)能溫差循環(huán)系統(tǒng)
運(yùn)行原理：溫差循環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖）在大型太陽(yáng)能熱力工程中基本都采用。在太陽(yáng)光照條件下，在太陽(yáng)能集熱器的出水末端和儲(chǔ)熱水箱內(nèi)均增加一個(gè)溫度探頭，采用控制器控制，通過(guò)設(shè)定溫差控制功能，當(dāng)太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的水溫與儲(chǔ)熱水箱中的水溫之差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器開(kāi)始動(dòng)作，控制啟動(dòng)熱水循環(huán)泵，把太陽(yáng)能集熱器中的高溫水和儲(chǔ)熱水箱中的低溫水交換循環(huán)；當(dāng)太陽(yáng)能集熱器中的水溫與儲(chǔ)熱水箱中的水溫之差低于設(shè)定值時(shí)，控制器開(kāi)始動(dòng)作，停止熱水循環(huán)泵工作；如此不斷循環(huán)，從而使整個(gè)儲(chǔ)熱水箱中的水溫升高。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)定溫放水系統(tǒng)產(chǎn)熱水速度又大大提高，通過(guò)采用循環(huán)泵，換熱頻率提高，可以始終保持儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫相對(duì)較高，大大提高了太陽(yáng)能集熱器的利用率。

缺點(diǎn)：增加了熱水循環(huán)泵，系統(tǒng)投資費(fèi)用相對(duì)較高。系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)的提高。

四、定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)
太陽(yáng)能定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)
運(yùn)行原理：定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖）采用定溫放水，使進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水始終是某一較高溫度值，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫降低時(shí)，采用溫差循環(huán)控制系統(tǒng)，使儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水和太陽(yáng)能集熱器內(nèi)的水交換。從而始終保持儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫為較高溫度，同時(shí)可以采用輔助熱源，這樣就能保證全天候產(chǎn)熱水。

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)可以完全智能化，而且運(yùn)行費(fèi)用比單獨(dú)溫差循環(huán)系統(tǒng)大大降低，最大限度地提高了太陽(yáng)能集熱器的利用率，采用輔助熱源即可保證任意時(shí)刻的熱水供應(yīng)，不受天氣限制。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)對(duì)控制器功能要求高，系統(tǒng)投資費(fèi)用較高，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高。

五、副水箱上水定溫放水系統(tǒng)
太陽(yáng)能副水箱上水定溫放水系統(tǒng)
運(yùn)行原理：副水箱上水定溫放水系統(tǒng)（見(jiàn)圖）在定溫放水基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，可以用于典型系統(tǒng)的2、4方式中?；驹硗胤潘到y(tǒng)一致，只是上水的方式有所改變，即采用副水箱上水，自來(lái)水先進(jìn)副水箱，然后水再?gòu)母彼溥M(jìn)至太陽(yáng)能集熱器，下面的方式就同定溫放水系統(tǒng)一致了。

優(yōu)點(diǎn)：可以克服自來(lái)水壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，避免了壓力過(guò)大，損壞水箱的問(wèn)題。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)投資成本增加，副水箱體積大小要經(jīng)過(guò)合理計(jì)算。

六、定溫分區(qū)供水
太陽(yáng)能定溫分區(qū)供水
運(yùn)行原理：定溫分區(qū)供水（見(jiàn)圖）是在“定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)”的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的。這種系統(tǒng)運(yùn)行方式通常是在不采用輔助熱源的情況下使用。自來(lái)水先進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱，通過(guò)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫水位探頭將儲(chǔ)熱水箱分為若干個(gè)高度區(qū)域，首次使用自來(lái)水上水至一小高度區(qū)域，通過(guò)“定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)”的方式使這一小區(qū)域水溫較快升高，然后溫度達(dá)到設(shè)定值，控制器打開(kāi)電磁閥，儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水再上升至一小高度區(qū)域，然后水溫再升高，再進(jìn)水，如此不斷循環(huán)，使水溫保持在固定范圍內(nèi)的情況不斷提高儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水位。我們稱(chēng)這種方式為定溫分區(qū)供水。

優(yōu)點(diǎn)：提高太陽(yáng)能集熱器利用率，水溫提升速度大大提高，儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫始終保持在一固定范圍內(nèi)，節(jié)省能源利用。

缺點(diǎn)：需要通過(guò)具體數(shù)據(jù)計(jì)算來(lái)設(shè)定分區(qū)的大小。

例如：設(shè)定水溫55℃，最低水溫45℃，也就是首先計(jì)算太陽(yáng)能集熱器內(nèi)滿(mǎn)水時(shí)的體積V，然后計(jì)算太陽(yáng)能集熱器滿(mǎn)水時(shí)水溫由55℃降到45℃所釋放的熱量Q，再計(jì)算Q可以使多大體積（V1）的水從15℃升高至55℃。然后通過(guò)儲(chǔ)熱水箱的總體積和V1來(lái)確定分區(qū)的大小及數(shù)量。

七、定溫管道循環(huán)系統(tǒng)
太陽(yáng)能定溫管道循環(huán)系統(tǒng)
運(yùn)行原理：定溫管道循環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖）在使用熱水的供熱水末端增加一溫度探頭，自動(dòng)檢測(cè)供水末端管路水溫，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，控制器開(kāi)始動(dòng)作，控制啟動(dòng)管道熱水循環(huán)泵，把管路中的水與儲(chǔ)熱水箱中的水交換，從而使管路中的水溫不低于設(shè)定值，用戶(hù)一打開(kāi)水龍頭就是熱水。

優(yōu)點(diǎn)：滿(mǎn)足現(xiàn)代人24小時(shí)全天候熱水需求，可以有效地防止管道被凍壞。

缺點(diǎn)：增加初始投資費(fèi)用，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用提高，控制功能相應(yīng)增加。

以上就是一些常用或常見(jiàn)的幾種太陽(yáng)能熱水工程系統(tǒng)運(yùn)行方式。太陽(yáng)能工程的運(yùn)行系統(tǒng)也是隨著人們生活水平提高，對(duì)生活熱水的需求量越來(lái)越高，從而工程運(yùn)行系統(tǒng)也是在不斷改進(jìn)完善。

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