太陽能資訊：嵌入式太陽能熱水系統設計探討

摘要：本文通過對光明集團長江公司住宅樓太陽能熱水系統的應用，介紹了集中集熱-分戶儲熱系統的原理及運行特點，展示了平板集熱器與坡屋面建築的相結合，供相關技術人員參考。

關鍵詞：太陽能，熱水系統，集中集熱-分戶儲熱，建築相結合

1項目介紹

光明食品集團長江總公司住宅樓危房改造工程位於上海崇明，根據上海「十二五」規劃，崇明島作為生態綠色島建設的要求，太陽能的應用作為重點推廣。因此，光明集團制定採用太陽能熱水工程的規劃，該工程一期總計戶數為834 戶，分五層住宅和帶門面房五層樓房。由於屋面為斜屋面，加大了太陽能施工的設計要求及施工難度，五星太陽能從設計之初即與設計院溝通方案，由於建築屬於歐式建築風格，在保持原有風格的前提下，如何巧妙的將太陽能系統安裝到建築內，成為一個難題，經過反覆討論，最終確定太陽能系統採用集中集熱、分戶儲熱、電輔助加熱的系統形式。如圖1所示，屋面採用嵌入式的方式鋪設太陽能集熱板。循環設備及管路主要布置在悶頂內，從而不僅外觀協調一致而且維護方便。

圖1嵌入式安裝圖

2設計計算

2.1用水人數（以4#樓1 單元為例）

總住戶10 戶，每戶以平均2.8 人計，用水共計約28人。

2.2系統日耗熱量、熱水量計算

上海平均年輻照量為：13.36MJ/m2，而計算間接換熱時取80%計算為：10.688MJ/m2。

則：Ac=20.7m2，實際按照每戶100 升，每戶集熱面積2m2計算。

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3系統原理（如圖2所示）

4系統運行說明

採用集中集熱分戶儲熱太陽能熱水系統，即在每個單元屋頂採用集中集熱系統，每戶設置一個戶外型儲熱水箱，通過水箱內循環媒介（水箱採用夾套換熱方式）將太陽能收集的熱量傳遞給各戶。

4.1系統工作特點

系統特點是太陽能集熱器根據需要集中設置，擺放於建築物可充足接受陽光的位置。而儲熱水箱則分戶放置在每戶的廚房、衛生間或者陽台的設備間內。各戶使用的熱水都來自於各戶內的儲熱水箱，這種系統每戶使用的儲熱水箱容積小。其優點方便物業管理和計量，各室內的儲熱水箱裝有電加熱輔助設備，室內系統獨立，維護方便，集熱器可與建築完美結合。

4.2系統運行工作原理

4.2.1集熱循環

太陽能集熱器系統內加入循環媒介（安全專用防凍液），每日太陽輻射達到一定強度時，集熱器溫度上循環口溫度T1開始上升，當集熱器溫度達到控制器的設定溫度（T1≥60℃），且集熱器出口與集熱器進口的溫差（T1-T2≥8℃）時，集熱器循環水泵開始啟動，集熱器內的高溫媒介均勻的輸送到樓下儲熱水箱的換熱夾套內，通過高溫循環媒介傳遞熱量給每個儲熱水箱內膽內低溫水；當上述兩個條件有一個不能滿足時，循環停止。

4.2.2電磁閥的集中應用

在集熱循環開始后，換熱循環管道的溫度低於60℃時，位於樓下的短路電磁閥開啟；當管道溫度高於60℃時電磁閥關閉，迫使循環媒介進入每戶的水箱換熱夾套內，保證了樓上樓下的用戶同時進行換熱，短路電磁閥的使用提高了換熱的同步性。

4.2.3輔助加熱

儲熱水箱上安裝電加熱管，陰雨天沒有太陽時，用戶可以像使用電熱水器一樣使用儲熱水箱。儲熱水箱的控制器可以設定加熱時間和加熱溫度，加熱溫度的上限值為60℃，這樣可以避免集熱循環將分戶水箱的熱量帶走，形成負換熱。加熱時間可以設定加熱的啟動時間和停止時間，有效地節約能源。

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