閉合迴路太陽能供熱系統

閉合迴路太陽能供熱系統是一種太陽能自循環供熱採暖系統，其包括太陽能集熱器、保溫水箱、散熱片、流量閥、導熱載體、供暖循環泵和溫度感測器；太陽能集熱器和散熱片分別與保溫水箱連通，形成閉合迴路，在太陽能集熱器與保溫水箱之間設有流量閥；在太陽能集熱器、散熱片和保溫水箱中填充有導熱載體；在散熱片與保溫水箱之間設有供暖循環泵，溫度感測器與供暖循環泵電連線，控制供暖循環泵的開閉。

基本介紹

• 中文名：閉合迴路太陽能供熱系統概述  
• 外文名：Closed loop solar heating system
• 屬性：太陽能轉換裝置
• 原理：太陽能轉換為熱能
• 優點：採用綠色能源
• 目的：穩定供應熱水

類型

自然循環

自然循環太陽能熱水系統是依靠集熱器和儲水箱中的溫差，形成系統的熱虹吸壓頭，使水在系統中循環；與此同時，將集熱器的有用能量收益通過加熱水，不斷儲存在儲水箱內。

系統運行過程中，集熱器內的水受太陽能輻射能加熱，溫度升高，密度降低，加熱後的水在集熱器內逐步上升，從集熱器的上循環管進入儲水箱的上部；與此同時，儲水箱底部的冷水由下循環管流入集熱器的底部；這樣經過一段時間後，儲水箱中的水形成明顯的溫度分層，上層水首先達到可使用的溫度，直至整個儲水箱的水都可以使用。

用熱水時，有兩種取熱水的方法。一種是有補水箱，由補水箱向儲水箱底部補充冷水，將儲水箱上層熱水頂出使用，其水位由補水箱內的浮球閥控制，有時稱這種方法為頂水法；另一種是無補水箱，熱水依靠本身重力從儲水箱底部落下使用，有時稱這種方法為落水法。

強制循環

強制循環太陽能熱水系統是在集熱器和儲水箱之間管路上設定水泵，作為系統中水的循環動力；與此同時，集熱器的有用能量收益通過加熱水，不斷儲存在儲水箱內。

系統運行過程中，循環泵的啟動和關閉必須要有控制，否則既浪費電能又損失熱能。通常溫差控制較為普及，有時還同時套用溫差控制和光電控制兩種。

溫差控制是利用集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差來控制循環泵的運行。

強制循環單水箱直接式太陽能熱水系統原理圖

早晨日出後，集熱器內的水受太陽輻射能加熱，溫度逐步升高，一旦集熱器出口處溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到設定值（一般8~10℃）時，溫差控制器給出信號，啟動循環泵，系統開始運行；遇到雲遮日或下午日落前，太陽輻照度降低，集熱器溫度逐步下降，一旦集熱器出口處水溫和貯水箱底部水溫之間的溫差達到另一設定值（一般3~4℃）時，溫差控制器給出信號，關閉循環泵，系統停止運行。

系統組成

太陽陽能熱水系統主要由太陽能集熱器、儲水保溫水箱、管道保溫系統（連線管道）、自動控制系統和其他外部設備(如：循環泵、電磁閥及伴熱帶等)組成。

集熱器

系統中的集熱元件，其功能相當於電熱水器中的電加熱管。和電熱水器、燃氣熱水器不同的是，太陽能集熱器利 用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時間只能在有太陽照射的白晝，所以有時需要輔助加熱，如鍋爐、電加熱等。

目前中國市場上最常見的是全玻璃太陽能真空集熱管。結構分為外管、內管，在內管外壁鍍有選擇性吸收塗層。平板集熱器的集熱面板上鍍有黑鉻等吸熱膜，金屬管焊接在集熱板上，平板集熱器較真空管集熱器成本稍高，近幾年平板集熱器呈現上升趨勢，尤其在高層住宅的陽台式太陽能熱水器方面有獨特優勢。全玻璃太陽能集熱真空管一般為高硼矽3.3特硬玻璃製造，選擇性吸熱膜採用真空濺射選擇性鍍膜工藝。

集熱器結構示意圖

保溫水箱

和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲存熱水的容器。因為太陽能集熱器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產出的熱水儲存起來。容積是每天晚上用熱水量的總和。

水箱內膽是儲存熱水的重要部分，其用材料強度和耐腐蝕性至關重要。市場上有不鏽鋼、搪瓷等材質。保溫層保溫材料的好壞直接關係著保溫效果，在寒冷季節尤其重要。較好的保溫方式是聚氨脂整體發泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不鏽鋼板。

連線管路

將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保溫水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統形成一個閉合的環路。設計合理、連線正確的循環管道對太陽能系統是否能達到最佳工作狀態至關重要。熱水管道必須做保溫防凍處理。管道必須有很高的質量，保證有20年以上的使用壽命。

同時，為了減少熱量在管道傳輸過程中的損失，連線管路還應具備保溫系統。

控制中心

自動控制系統是熱水系統的大腦，各種信號感測器就是系統的神經。太陽能熱水系統與普通太陽能熱水器的區別就是控制中心。作為一個系統，控制中心負責整個系統的監控、運行、調節等功能，的技術已經可以通過網際網路遠程控制系統的正常運行。

其它外部設備

其它外部設備主要包括循環泵、增壓泵、供水泵和電磁閥。這要根據循環管道的粗細、流量的大小、集熱器串並聯的組數、集熱器安置位置的高低綜合因素確定，尤其是循環泵揚程、流量、吸程的確定，根據水箱位置的高低，循環泵的揚程差別巨大，應該更為謹慎。

系統優點

1.環保效益——相對於使用化石燃料製造熱水，能減少對環境的污染及溫室氣體－二氧化碳的產生。

2.節省能源——太陽能是屬於每個人的能源，只要有場地與設備，任何人都可免費使用它。

3.安全——不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危險，或使用燃料油鍋爐有爆炸的顧慮，或使用電力會有漏電的可能。

4.不占空間——不需專人操作自動運轉。另外，太陽能集熱器裝在屋頂上，不會占用任何室內空間。

5.具經濟效益——正常的太陽能熱水器是不易損壞，壽命至少在十年以上，甚至有到二十年的，因為基本熱源為免費的太陽能，所以使用它十分符合經濟成本效益。