太阳能热水系统
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太阳能热水系统

典型的太阳能热水系统包括太阳能收集器,循环泵,储罐,控制器,管道和各种阀门。可能有许多不同的配置,设计的选择将取决于系统的目的,气候,空间限制和许多其他因素。让我们先来看看系统配置的基本种类。

主动与被动流动

太阳能热系统可以是主动的也可以是被动的。该术语涉及传热液体通过太阳能收集器的运动。被动系统依靠热虹吸作用使水缓慢移动通过收集器。主动系统利用循环泵来移动液体。该页面重点介绍活动系统,因为大多数Apricus收集器都将以这种格式安装。

直接,闭环和回流

太阳能热系统的管道格式主要分为三类。

  • 直接
  • 闭环(又名间接)
  • 流失
让我们一个个地复习一下,并在此页末尾提供摘要概述:

直接系统

适用于

  • 温和的气候(冬季夜间温度> -10oC / 50oF)
  • 低水硬度(矿物质含量),否则收集器中会形成水垢
  • 家庭或商业应用

设计细节

  • 在直接开放式水流系统中,饮用水直接通过收集器循环。系统中不使用乙二醇(防冻剂)。
  • 当收集器温度接近冻结温度时,以泵循环的形式提供轻微的冻结保护。
  • 与水接触的所有系统组件都必须是饮用水。 Apricus AP太阳能集热器适合通过NSF-61(美国)和Watermark(澳大利亚)测试的直流系统。

优点

  • 高效的热传递,因为不需要热交换器。
  • 允许简单改造现有的热水箱。

缺点

  • 通常不适合非常寒冷的地区。 (某些系统设计可能允许直接流在寒冷的气候下工作)
  • 不适合在水特别硬的区域使用,因为在太阳能收集器中会形成水垢。

系统图示例

以下是直流系统的示例。该系统具有一个中间安装的电子元件,因此水箱可以同时接受太阳能输入(底部),而水箱的上半部分则根据需要(或带有计时器)进行增压以确保热水供应。如果没有足够的空间容纳专用的太阳能预热罐,或者该罐的容量较大,则适合使用这种系统。

水直接从水箱底部通过集水器抽出,并返回到水箱高度约1/4的位置。

闭环

适用于

  • 冬季夜间温度<-10oC / 50oF的寒冷气候
  • 水质差会导致铜腐蚀或集水器中结垢。
  • 家庭或商业应用
  • 当最终要加热的液体不是饮用水时的商业应用。

设计细节

  • 通过收集器循环的液体与主热水系统中的水分开
  • 液体可以是普通水,也可以是乙二醇和水的混合物,用于需要防冻的区域。
  • 闭环与主系统水之间的热传递是通过热交换器实现的,该热交换器可以是储罐内的内部盘管,也可以是外部热交换器。

优点

  • 设计可承受冷冻温度
  • 在水质较差的地区可以保护太阳能集热器免受水垢的影响。
  • 适用于商业风格的应用,例如水疗,泳池供暖,工业供暖等。
  • 如果设计用于回汽操作,则可以承受停滞条件而不会散热(Apricus真空管收集器适合回汽操作)。

缺点

  • 由于需要使用热交换器,效率不如直流系统
  • 在寒冷地区,必须定期(每2-5年)检查并更换防冻液。温暖的地区只能用水。
  • 系统成本较高,原因是:
    • 传热流体(通常是基于丙二醇的防冻剂)
    • 更复杂的泵站(填充和排水阀,泄压阀,空气分离器等)

系统图示例

下面是两个间接系统的示例,左侧是一个盘管热交换器,右侧是一个外部热交换器。

盘管热交换器通常是家用应用的最佳选择。如果要使用现有的储罐,则可以为家庭应用选择外部热交换器,从而避免购买专用储罐。商业应用通常也使用外部热交换器,因为它们的尺寸很容易满足换热需求。

外部热交换器的缺点是,每当太阳能泵工作时,就需要在热水箱侧的泵使水循环通过热交换器。这增加了系统成本,还增加了用电量。

排干

适用于

  • 冬季夜间温度<-10oC / 50oF的寒冷气候
  • 水质差会导致铜腐蚀或集水器中结垢。
  • 当最终要加热的液体不是饮用水时的商业应用。
  • 可能导致过热的系统
  • 家庭或商业应用

细节

  • 每当泵关闭时,传热液体就会从收集器以及流路和回流管路中排出,因此名称为“排回”。
  • 由于在关闭泵时收集器是空的,因此没有水可冻结(冷时)或变成蒸汽(热时)。
  • 需要一个高扬程的泵来克服水在垂直方向上上升到集水器的高度。
  • 需要一个小的排污箱,从收集器返回的水要输送到高于水位的位置,每次关闭泵时,空气便会回流到管路中。

优点

  • 即使在停电期间也可以防止冻结问题。
  • 防止与热量过多相关的问题。
  • 避免了使用基于乙二醇的传热流体。

缺点

  • 由于需要使用热交换器,效率不如直流系统。
  • 管道收集器必须略微倾斜以利于完全排水,这增加了对安装质量的要求,并要求使用直的硬金属管,而不是柔性管线组或软铜。
  • 需要更昂贵的高扬程泵,对于相同数量的收集器和管道长度,其消耗的电能可能是直接或间接循环泵的2-4倍。

系统图示例

下面是一个简单的回水系统图,显示了小型回水箱。换热器可以是回水箱中的盘管,主箱中的盘管或外部换热器(用于商业项目)。注意“水暖”设备的简单性。所需的只是循环泵和止回阀,再加上一些隔离和排水阀。

哪个是最好的系统?哪种是最适合特定应用的?

每种系统格式都有其优点和缺点。如果设计正确并由经验丰富的承包商安装,每个组件都可以非常有效和可靠地工作。哪种格式合适,是经验丰富的太阳能工程师在评估应用程序的细节后做出的决定。基于多年的经验,某些太阳能工程师或安装人员强烈偏爱某种系统格式。在这种情况下的建议是听他们的话!如果对系统设计的适用性有疑问,您可以随时联系Apricus寻求专家意见。

这是3种系统格式的摘要表:

差强人意的高成本=差,不适合,成本高极低的价格=优秀,非常合适,低成本

由澳大利亚人韩可先生于2003年创立,专注于太阳能热解决方案,Apricus现已成长为一家全球公司,在全球设有分销和支持办事处。

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