基本介紹
- 中文名：太陽能熱水工程
- 優點：集熱性能好、承壓能力大、耐衝擊
- 適用於：度假村、大中小型賓館、招待所
- 特點：安裝方便、安全可靠、經濟
自然能源工程,概述,工作原理,集熱器,管道系統,貯水箱,輔助加熱,強制循環,組成部分,集熱器,支架,熱系統,熱水箱,控制系統,系統管路,防腐保溫,系統工程,發展需求,系統類型,循環系統,直流系統,主動循環,
自然能源工程
概述
社會在不斷的發展，熱水文明的呼聲日漸高漲。人們的生活在不斷提高，對生活質量有了更高的要求，熱水使人們健康生活不可缺少的部分，但是能源的大量消耗與人們對熱水的需求產生了矛盾，而太陽能工程的誕生解決了這一矛盾，太陽能工程投資相對成本低，對環境不會造成污染，是人們使用能源的最佳選擇，太陽能工程將給人們帶來健康的生活，推動時代文明的進步。
太陽能是取之不盡、用之不竭的自然能源，使用安全，方便無污染，隨著現代化工業、交通運輸業的發展，過多的開採和使用礦物燃料造成了對環境的污染，破壞了地球大氣層，在人類賴以生存的環境日益遭到破壞的今天，人們越來越多的重視研究和使用清潔衛生的太陽能源，太陽能必將成為“未來能源結構的基礎。
太陽能熱水工程客戶大多集中在集體或單位，熱水使用方式為集中用水，用水量較大。太陽能為無污染可再生能源，太陽能工程前景很可觀，投資回收率較高，設備折舊率較低，同時太陽能工程由於使用壽命較長無形中增加了物業的附加值，達到物業增值保值的目的，所以太陽能工程是企事業單位投資的理想項目。隨著人們環境保護意識的提高以及對太陽能使用的認可，太陽能工程必將迎來燦爛的明天。
工作原理
集熱器
集熱器是由X組集熱單元組成。
集熱裝置由連箱、尾托、支架、和玻璃真空太陽能集熱管組成。其中，連線箱內膽及外殼用進口不鏽鋼氬弧焊接製作，聚氨酯整體發泡保溫；支架採用國標角鋼（除銹、防鏽）或用不鏽鋼衝壓折彎而成，強度高；吸熱元件是全玻璃真空太陽能集熱管，它對太陽光的吸收率高達93%以上，紅外發射僅為6%（100℃），抗直徑∮2.5cm的冰雹襲擊，空曬溫度高達270℃以上，壽命為15年以上。
管道系統
管道採用鋁塑複合管或用國際鍍鋅鋼管，水質清潔衛生、耐腐蝕、耐高溫、不結垢、無結露、無毒、無味。管道採用聚乙烯保溫管或岩棉管保溫，外敷油氈、玻璃絲布，再刷防水漆，保溫效果好。（或用聚氨酯整體發泡鋁皮鐵皮防護）。
貯水箱
根據設定的溫度可定成三路溫度控制：
A、集熱器上部（熱循環控制）；
B、集熱器下部（防凍控制）；
C、水箱（輔助電加熱器控制）。
水位顯示控制儀設定根據：
A、水箱缺水下限控制電加熱不啟動
B、集熱器上部無水下限控制循環泵啟動
輔助加熱
輔助加熱系統採用電加熱（也可用其他輔助熱源），當陰雨天無陽光時可啟動輔助電加熱系統。電加熱是由太陽控制系統自動控制啟動，功率為XKW，當主水箱水溫低於水箱控制儀下限設定時1WDJ1斷開。LWDJ2閉合，ICX通電輔助電加熱器加熱，當水溫高於水箱溫控儀上限設定，1WDJ1閉合，中間斷電器IZJ斷電，ICX釋放，電加熱停止加熱。還可以採用燃氣設備加熱，卓益節能燃氣熱水機採用全自動智慧型恆溫控制模式，達到預定溫度後，水自動保溫，當水溫低於預設溫度時，系統會自動啟動循環加熱程式給浴水補償加溫，再次達到預設溫度後自動停止，讓使用水始終保持同一溫度。全自動化方便快捷，操作簡便。
強制循環
強制循環的特點是貯水箱的位置不受集熱器位置制約，可任意設定，可高於集熱器，也可低於集熱器。他是通過水泵將集熱器內接受太陽輻射的水與貯水箱的水進行循環，使貯水箱的水溫逐漸升高。相對來說，水泵耗電量僅占系統總電能的3-5%，所占費用極小。楓林晚一般採用強制循環，他比自然循環產熱效率提高20-30%。依靠管泵將水箱底部較冷的水打入集熱器中，把集熱器中經太陽光照射後較熱的水驅趕到水箱中，確保貯水箱中熱水的使用。
加熱方式 | 燃煤鍋爐 | 電鍋爐 | 太陽能熱水系統 | ||
燃燒種類 | 煤 | 柴油 | 天然氣 | 電 | 陽關+電輔助（陰雨天） |
污染情況 | 非常嚴重 | 有 | 中 | 無 | 無 |
危險性 | 有 | 較危險 | 非常危險 | 有 | 無 |
燃值 | 5000Kcal/kg | 10200Kcal/kg | 10200Kcal/kg | 860Kcal/kg | 860Kcal/kg |
效率 | 55% | 85% | 75% | 95% | 95%以上 |
燃料價 | 0.50元/kg | 4.50元/kg | 2.50元/kg | 0.5元/kwh | 0.50元/kwh |
10噸熱水需要 | 163.6kg | 51.9kg | 66.7立方米 | 551kwh | （陰雨天）180kwh |
燃料 | |||||
10噸熱水費用 | 81.77元 | 3.233.57元 | 166.77元 | 275.42元 | 90.02元 |
壹年的費用 | 2.9萬元 | 8.5萬元 | 6.1萬元 | 10.1萬元 | 3.285萬元 |
人工管理費 | 4萬元/2人 | 4萬元/2人 | 2萬元/2人 | 無 | 無 |
設備壽命 | 5年 | 5年 | 5年 | 5年 | 15年 |
設備價格 | 1.5萬元 | 1.8萬元 | 2.2萬元 | 3萬元 | 15萬元 |
全年總費用 | 6.9萬元 | 12.5萬元 | 8.1萬元 | 10.1萬元 | 3.285萬元 |
全年與太陽能 | 比太陽能多支 | 比太陽能多支 | 比太陽能多支 | 比太陽能多支 | |
費用對比 | 出3.615萬元 | 支出9.215萬元 | 出4.815 | 出6.815萬元 | |
15年的費用 | 103.5萬元 | 187.5萬元 | 121.5萬元 | 151.5萬元 | 49.2萬元 |
15年與太陽能 | 比太陽能多 | 比太陽能多 | 比太陽能多 | 比太陽能多 | |
費用對比 | 54.3萬元 | 138.3萬元 | 72.3萬元 | 102.3萬元 |
組成部分
我們常在網上看到說太陽能熱水工程系統，那么，太陽能熱水工程系統一般分為哪幾個部分呢？一般又在整個系統工程中起到一些什麼作用呢？
集熱器
採集太陽輔射能量加熱熱水是太陽能熱水工程系統的關鍵元件。以前北方的太陽能熱水工程系統的太陽能集熱器一般都採用多台家用太陽能熱水器串並聯。但我們按其結構形式不同一般分為平板集熱器、真空管集熱器、熱管真空管集熱器等多種形式。
支架
由於太陽角在不同地方不同，集熱器需要更好的接受陽光，支架需要將太陽集熱器按當地不同的緯度安裝，所以要有支架支撐。支架基本上是用型鋼焊接而成，也有採用不鏽鋼。支架必須堅固牢靠。
熱系統
熱水箱
控制系統
太陽能熱水工程必須按其不同的使用要求，來滿足用戶的需求，就是需要設計不同的運行方式來控制，水溫、水量、壓力、加熱的方式等，控制系統一般有手動控制和自動控制。
系統管路
太陽能熱水工程系統在陽光的照射下，不斷地取得熱量，按其不同的運行方式進行熱循環，所以要在系統中安裝其管道、閥門、加壓循環泵組等，就形成了熱水工程的管路系統。系統管路選取，安裝的合理與否，及保溫的好壞將直接影響系統的熱效率。
防腐保溫
太陽能熱水工程絕大部分都安裝在露天風吹日曬，冷熱溫差大，為保證系統的正常使用，及一定使用壽命，必須對支架、管道等裸露部分進行防腐保溫。
一般情況下，太陽能熱水工程系統就是以上幾個重要組成部分，各個不同的公司所設計的熱水工程系統會有所不同，但這幾個主要部分都是必不可少的。
系統工程
可行性報告
太陽能熱水中央供給工程是一高新技術為基礎提供新型環保能源的設施。
系統中採用高效光熱真空玻璃管為集熱元件。配置保溫水箱（罐），相應管道連線附水管、支架等自動控制裝置，匹配定量電源，組合而成。穩定地對用戶提供：每年365天，每天24小時使用45℃-65℃生活用水，配置開水裝置，可提供幾千人飲水。在晴朗天氣充分利用太陽能轉換熱水，陰雨天使用適量電能來補充。適合於賓館、醫院、學校、招待所、企事業單位等。
系統設計安裝科學合理，以人為本的調節、操作程式簡單、明確的維護、可靠運行的效果，順其自然的讓用戶接受。
集熱器每6㎡為一小陣組，100㎡集熱器占地100㎡左右，如占地不足可根據現場實際場地另行設計安裝。
100㎡採光面積，每天可供45℃-65℃以上熱水8噸左右，北方冬季可提供熱水5-6噸，保溫箱內、外膽均為340#不鏽鋼焊制聚氨酯發泡保溫，管路採用複合管外敷保溫防腐材料。
供熱系統充分利用太陽熱水，在日照不足時適量使用電能做補充，電加熱是在臨界點（人為設定）進行自動切合的。在用盡太陽能熱水時，保溫箱內水溫低於設定溫度值時，電加熱開始工作。用多少水加熱多少水，不用不加熱。（不使用時水箱內水溫回升到設定溫度值，電加熱自行切斷電源）達到節約常規能源的目的，減少了運行費用。
系統的運行狀態均通過自動控制裝置進行人為設定，調定監測程式，自動控制箱內的手動控制裝置可保障電加熱器完全切除的特殊功能。完全脫離電加熱的工作需要。
經濟分析：
每年365天，南方地區陰雨天為30%，365天*30%為109天，可利用太陽能時間為265天，根據科學依據，電加熱1噸60℃熱水需用48度電*0.60元/度=28.00元*8噸=224.00元/天。
那么：
100㎡採光面積太陽能日產50℃以上熱水8噸全年需要資金：
224.00元*365天=81760.00元
81760.00-24416.00=57344.00
使用太陽能每年還要節約人工費5000元，設備折舊費9000元，合計全年節省資金57334元+5000元+9000元=71344元。100㎡太陽熱水系統總投資19萬元，在兩年半即可收回全部投資。一般情況下，系統可使用12年以上，也就是說，後九年太陽熱水系統是無償服務的。
由此結論：安裝太陽熱水中央供給系統工程節省資金，省人力、節省管理，減少了環境污染，安全可靠，給子孫後代留下一片碧水藍天。
太陽能熱水的優點：太陽能熱水採用平板式太陽能集熱系統，熱效率高。可以和任何常規能源相結合，確保陰雨天的使用。管路採用恆溫循環，全天侯或定時供應熱水，全自動智慧型控制，即開即出熱水。可設磁卡取水，節約能源費用。系統投資低，易於推廣、回收周期短外形美觀，可以個性化的與各種建築形式完美結合技術成熟，便於組織安裝；系統運行比較穩定，運行成本低，便於維護。
太陽能熱水的套用：太陽能洗浴熱水可套用於學校洗浴用水，賓館以及醫院的生活用水以及洗浴用水。太陽能熱水工程系統，是由集管式集熱器（熱管式、玻璃管式）陳列（平板集熱器）、儲熱水箱、輔助加熱系統、智慧型控制系統、管道及循環系統組合而成的，可根據需要隨意設定出水溫度、能與常規能源配合、實現24小時連續熱水供應的太陽能熱水系統。真空集熱管（平板集熱器）接受太陽輻射，將收集的太陽輻射能轉化為熱能，逐漸加熱真空管和集熱器內的水；當集熱器內的水溫達到設定溫度時，通過溫度感測器、溫度控制器及電磁閥、水泵等設備，將集熱器里的熱水輸送到具有保溫功能的儲熱水箱中存儲起來，同時自動補進冷水。當水位達到儲熱水箱上限後，溫度控制器啟動相應設備，將系統運行方式自動轉為定溫循環，使集熱器與水箱之間形成循環，繼續利用太陽輻射能量，進一步提高水箱水溫。
發展需求
當今社會生產生活中太陽能普通低溫熱水工程已經遠遠不能滿足需求，因而太陽能中高溫熱水蒸氣工程應運而生，它可以完美地解決普通太陽能熱水器在冬季溫度低的問題，並可以根據需要提供不同壓力的蒸汽，解決工業企業的高溫蒸汽及熱水的使用，進一步降低企業熱力成本，提高利潤。
太陽能中低溫熱水工程，是賓館、浴室、民用、採暖等生活用水的最佳解決方案。中低溫太陽能熱水工程，適用於水溫60度以下的生活需要或一般工業需要。這類工程使用效果良好，一般在3年不到時間就可收回投資成本。
對於不同的熱力工程，均應該採用細緻的個案分析制定詳細的設計方案和施工細則，這樣才能保證每個工程能做到最適於客戶的用熱需要，不能也不應該出現設計容量偏大，這樣需要溫度是保證了，但會增加用戶不必要的初投資，更不能出現容量偏小出現不夠使用的情況。尤其是太陽能工程是靠天吃飯的，不同地區的輻照量相去甚遠，更應該對比建築條件進行分析。太陽能熱水工程可廣泛套用於賓館，學校酒店洗浴，以及工業加溫系統當中。
集管式太陽能熱水工程
集管式太陽能熱水工程系統類型
太陽能熱水系統按運行方式可分為：自然循環系統、直流式系統和主動循環系統。按有無換熱器可分為：直接系統和間接系統。直接系統在集熱器中直接加熱供水，間接系統是利用換熱器間接加熱供水，間接系統也是主動循環系統。
循環系統
自然循環系統是利用傳熱工質內部的溫度梯度產生的密度差所形成的自然對流進行循環的熱水。其結構簡單不需要附加壓力。但為保證熱虹吸壓頭，儲水箱應置於集熱器上方。 這是一種比較常見，普遍採用的一種太陽能熱水系統。
自然循環式太陽能熱水系統
自然循環式太陽能熱水系統其優點是系統結構簡單，運行安全可靠，不需要輔助能源，管理方便。
直流系統
（1）熱虹吸型
熱虹吸型直流式太陽能熱水系統由集熱器、儲水箱、補給水箱和連線管道組成。補水箱的水位由箱中的浮球閥控制，使之與集熱器出口（上升管）的最高位置一致。根據連通管的原理，在集熱器無陽光照射時，集熱器、上升管和下降管均充滿水，但不流動。當集熱器受到陽光照射後，其內部的水溫升高，在系統中形成熱虹吸壓力，從而使熱水由上升管流入儲水箱，同時補給水箱的冷水則自動經下降管進入集熱器。太陽輻射愈強，則所得的熱水溫度愈高，量也愈多。早晨太陽升起一段時間以後，在儲水箱中便開始收集到熱水。這種虹吸型直流式太陽能熱水系統的流量具有自動調節功能，但藉助水溫度不能按用戶要求自行調節。這種系統套用得少。
直流式太陽能熱水系統
直流式太陽能熱水系統（2）定溫放水型
為了得到溫度符合用戶要求的熱水，通常採用定溫放水型直流式太陽能熱水系統。該系統在集熱器出口處安裝測溫元件，通過溫度控制櫃控制安裝在集熱器入口管道上的溫度。根據溫度調節水流量，使出口水溫始終保持恆定。這種系統不用補給水箱，補給水管直接與自來水管連線。系統的可靠性同樣決定於電動閥和控制器的工作質量。
其優點是：
①.由於系統的補冷水由自來水直接供給，自來水具有一定的壓力，保證了系統的水循環動力，因此系統中不需設定水泵。
②.儲水箱可以因地制宜地放在室內，既減輕了層頂載荷，也有利於儲水箱保溫。
③.完全避免了為水與集熱器入口冷水的摻混。
④.系統管理得到最大化。
陰天，只要有一段見晴的時刻，就可以得到一定量的適用熱水。
所以這種太陽能熱水系統特別適合於大型太陽能熱水裝置，布置比較靈活。缺點是要求性能可靠的電磁閥和控制器，從而使系統較為複雜。終合考慮些種系統是值得推廣的太陽能系統。目前國內有一定套用。
主動循環式太陽能熱水系統