簡論太陽能集中供熱水系統的應用

梁濤++焦增超

摘 要：使用太陽能集中供熱水系統是我國目前很多小區為業主提供生活用熱水的主要方式。太陽能集中供熱具有綠色、節能、安全、經濟實惠的特點。該文主要介紹了太陽能集中供熱水系統的運行原理，指出了太陽能集中供熱的優點，描繪了太陽能供熱的前景。

關鍵詞：太陽能 集中供熱水系統 應用

中圖分類號：TK511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0061-01

當今社會，節能、環保與我們息息相關，強調可持續發展的生態住宅成了人們關注的焦點。高效低耗、節能環保、健康舒適的綠色能源利用被認為是今后住宅建筑的發展方向。太陽能是一個無污染、可持續的巨大能源寶庫，是全球普遍推廣的環保節能工程。太陽能熱水系統經濟實惠、高效節能、安全、衛生、無污染，具有良好的經濟效益和社會效益。

1 集中供熱水系統

太陽能作為一種重要的可再生潔凈能源，對太陽能的有效利用可以降低對常規能源的依賴程度以及減少對環境的污染。我國的太陽能資源豐富，具有良好的開發條件。隨著技術的發展和工藝水平的提高，太陽能熱水器也得到了廣泛的應用。早期歐美國家在對太陽能的利用方面做了很多的開拓工作。如今我國對太陽能開發也取得了很大的成就，在進行家用太陽能熱水器研發的同時，也開始重視太陽能集中供熱水系統的的研究和設計工作。太陽能集中供熱水系統可以為建筑提供生活熱水與冬季供暖，具有較好的經濟性，節能效果明顯。

“集中供熱水系統”是指采用集中的太陽能集熱器和集中的儲熱水箱供給建筑物所需熱水的系統。它的核心設備是集熱器。目前國內主要存在的集熱器有平板集熱器、真空集熱器和陶瓷集熱器。

2 太陽能集中供熱水系統運行原理

2.1 構成

太陽能集中供熱水系統主要由六大部分構成。（1）太陽能集熱器。通過它吸收太陽光，然后將光能轉化為熱能。（2）儲熱水箱，與集熱器構成循環回路，一方面通過水循環將水加熱，同時用來補充水量。（3）恒溫水箱，它與供熱水回路相連，主要用于儲存恒溫熱水。（4）熱泵。由于太陽能熱水器受天氣的影響因素較大，通過熱泵就可以在光照不足的條件下進行輔助加熱。（5）供熱水循環管道。將恒溫水箱中的熱水引到用戶熱水系統中。（6）電腦控制系統，對整個系統進行智能化控制。

2.2 工作原理

當光照充足時，集熱器將內部的冷水加熱到50 ℃（設定水溫），冷水管路上的電磁閥門自動開啟，冷水受到自來水進水管網的水壓被壓入集熱器中，同時將集熱器中的50 ℃的熱水送入儲熱水箱中存儲備用。當冷水到達集熱器的出水端口時受到溫度檢測器的檢測，如果溫度低于50 ℃，電磁閥門就會立即關閉，知道冷水在集熱器內被加熱到50 ℃。之后電磁閥門再次開啟，從而不斷的循環，使儲熱水箱內部的水位不斷上升，一直到水箱水滿為止。之后集熱器停止進水。

當儲熱水箱水滿以后，為了能夠充分的利用太陽能。系統中的循環水泵會自動啟動，將儲熱水箱中的熱水抽出，然后經過集熱器進行進一步的加熱，使水溫升高到75 ℃，當水溫達到預設水溫時，循環加熱就會停止。這時為了保證儲熱水箱中水溫恒定，可以將熱水送入到恒溫水箱當中。通過預設水溫可以保持整個系統的恒溫供水。當恒溫水箱中的水溫達到51 ℃以上時，進水端口自來水會進入使水溫降至50 ℃。如果恒溫水箱里水溫低于48 ℃時，熱泵就會重新啟動循環加熱使水溫達到50 ℃。這樣就將恒溫水箱內的熱水控制在48～52 ℃之間，保障用戶使用的水溫恒定在50 ℃左右。

當光照不足時，熱泵就會進行輔助加熱。集中供熱水系統在設計控制器時，可以根據當地的氣候條件和太陽輻射量，設置不同的控制水位。例如可以在每天的四個不同的時間點設置恒溫水箱的預設水位。通過控制器對比每天實際水位與預設水位，如果實際水位達不到預設水位，可以啟動熱泵進行加熱。

夏天一般情況下，由于恒溫水箱存儲了足夠的熱水，保證了晚上熱水的用量，就不需要啟動熱泵進行加熱。考慮到異常用水狀況，可以在集中供熱水系統中設置最低水位，當用水量增大后，可以往水箱中補充冷水，同時啟動熱泵，將水加熱到50 ℃，從而保證熱水的正常供應。

3 太陽能集中供熱水系統的優點

（1）經濟效益。太陽能取之不盡、用之不竭，除了初期設備成本投入以及日常維護以外，不需要進行其他的投資。因此具有很好的經濟效益。而且太陽能集中使用效率高，與電加熱相比每噸水可節約用電20～30 kw·h。對于小區集中用水具有很高的經濟效益。隨著常規能源供應越來越緊張，電價不斷上漲，使用太陽能集中供熱水系統具有投資少，回報高的特點。

（2）環保效果好。太陽能集中供熱水系統具有綠色、無污染、無噪音等優點。對我國節能減排具有重要的意義。而且由于建筑一體化，太陽能集熱器可以布置在屋頂，不影響建筑的美觀。

（3）科學性。太陽能集中供熱水系統具有操作簡單，維護方便，使用壽命長的特點。目前太陽能集中供熱水系統采用了智能化的控制技術，可以對水溫進行實時監控，可以最大化的利用太陽能進行供熱。同時系統終端通過計算機進行操作，實現了自動化處理，無需人員操作。

（4）便捷性。陽能集中供熱水系統可以提供恒溫24 h熱水，實現了用戶水龍頭即開即熱，且容易調節水溫，方便舒適。同時用戶的水表使用智能系統控制，使計量更為準確，保證的用戶的利用。用戶在實際使用中可以使用此卡進行付費，使用水消費變得更為便利。

（5）安全性。安全可靠該系統有接地、防漏電、防雷、防臺風等安全措施，冷、熱水管采用全塑料（PPR）熱水管，作為絕對可靠的電絕緣材料，絕對安全、萬無一失。

4 結語

太陽能集中供熱水系統遵循太陽能建筑一體化設計原則，符合行業發展趨勢。可以為小區用戶提供生活熱水與冬季供暖，具有較好的經濟性、科學性、便捷性和安全性，同時具有節能環保的效果，是未來小區供熱系統的一種較好選擇。

參考文獻

[1] 朱強，宋德坤，趙軍，等.太陽能集中供熱水系統應用[J].建設科技，2004（19）：36-37.

[2] 底冰，馬重芳，唐志偉，等.太陽能集中供熱系統發展簡況[J].暖通空調，2006（7）：27-31.

[3] 何梓年，律翠萍.太陽能集中——分散供熱水系統在城市高層住宅中的應用[C]//第十屆國際綠色建筑與建筑節能大會暨新技術與產品博覽會論文集——S09太陽能在建筑中的應用.2014.

[4] 何梓年.太陽能熱利用[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2009.endprint