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平闆型太陽能在高層建築中的應用

科技 更新时间:2024-11-25 05:28:10

(節選)中國農村能源行業協會太陽能利用專業委員會主任羅振濤曾表示:國外普遍采用平闆式太陽能熱水器,一是因為國外的平闆太陽能熱水器承壓好、壽命長、易組成二次回路系統,二是易與建築物結合、易安裝,三是系統安全可靠。随着城市化進程的快速發展和土地資源的限制,高層建築已經成為我國住宅的主要形式。由于高層建築屋頂可利用面積不足,太陽能熱水器采用陽台式或南牆式已成為必然趨勢。真空管容易破碎,密封膠圈老化容易漏水,采用陽台或外牆安裝的安全隐患比較大。平闆型太陽能因在各種情況下的優異表現,将重新走進人們的視野。

江陰長江村是江陰市新農村建設的典型。按照江蘇省建築節能的實施要求,開發商各級領導積極響應政府号召,提倡節能低碳生活,在充分了解了平闆型太陽能的特點後,決定在小高層建築采用平闆型陽台壁挂式太陽能熱水系統。

設計選型

1貯熱水箱

采用承壓水箱,内置銅盤管,水箱内膽材質為304-2B食品級不鏽鋼,水箱外殼為彩鋼闆,水箱保溫采用聚氨酯整體發泡,水箱容量100L。水箱支架采用熱鍍鋅角鋼并噴塑,挂壁式安裝在陽台内。

2太陽能集熱器

采用平闆太陽能集熱器。整銅闆黑格塗層,全銅管流道,低鐵石英布紋鋼化玻璃,鋁合金邊框,耐高溫岩棉保溫,集熱面積2.0㎡。鍍鋅噴塗支架,傾角10°布置在陽台外側。

3全自動控制儀

采用太陽能分體控制儀。溫差循環控制:當集熱器内介質溫度與水箱内水溫溫差大于設定的溫差時,啟動循環水泵,至集熱器内介質溫度與水箱内水溫接近時停止。在設置的加熱時間段内,當水箱内水溫小于45℃,啟動輔助電加熱,至水箱内水溫等于60℃時(可調)停止加熱。

4循環水泵

根據《太陽能熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》中的經驗公式(省略),采用低噪音屏蔽式水泵,滿足流量及揚程要求。屏蔽式水泵無噪音,适用于室内的安裝和使用,泵座内外表面經過電泳特殊處理,不會産生結垢和生鏽的現象,橡膠圈靜态密封,不會發生洩漏現象,電機自帶過載保護,保證長壽命運行,正常連續運行壽命可達10 萬小時,采用不鏽鋼軸承,不會折斷。

5循環管道

根據循環流量計算管道直徑(省略),采用DN15規格管道滿足流量要求,流速在0.6m/s。管道材質采用TP2紫銅管。TP2紫銅無需管件,機械彎曲,無漏點,内壁光滑,承壓能力高,不滲漏、不助燃、不産生有毒氣體、耐腐蝕。銅管質地堅硬,不易腐蝕,且耐高溫、耐高壓,可在多種環境中使用。

6管道保溫

根據《設備及管道保溫技術通則》計算(省略),采用厚度15mm的橡塑保溫滿足保溫要求。采用B1難燃級橡塑保溫管。具有細緻的獨立氣泡結構,無空氣對流,導熱系數<0.0325W/MK,在 89℃、-60℃環境下,不起物質性變化,本物質為高分子聚合物,能徹底防止酸堿鹽的侵蝕。

7 膨脹罐

根據《建築給水排水設計規範》熱水膨脹罐計算(省略),系統采用8L容量膨脹罐滿足規範要求。采用進口氣囊式壓力膨脹罐,當外界有壓力的水進入膨脹罐氣囊内時,密封在罐内的氮氣被壓縮,根據波義耳氣體定律,氣體受到壓縮後體積變小壓力升高,直到膨脹罐内氣體壓力與水的壓力達到一緻時停止進水。當水流失壓力減低時膨脹罐内氣體壓力大于水的壓力,此時氣體膨脹将氣囊内的水擠出補到系統,直到氣體壓力與水的壓力再次達到一緻時停止排水。

8 換熱介質

查詢相關文選資料顯示江陰地區曆史最低氣溫是1977年的-14.2℃,所以太陽能集熱器換熱介質選用凝固點在-20℃的防凍液。防凍液是由乙二醇 蒸餾水配比(省略),貝德萊特配比的太陽能防凍液是集防腐、阻垢、防凍和長效為一體的環保防凍導熱液。良好的抗低溫性能和防腐性能,特别适合于高寒地區的太陽能系統導熱,最低适用的溫度為-50℃,導熱性能優良。在高溫情況下(120℃)性能非常穩定,其熱壓膨脹性遠低于做為普通介質的水。可保護鐵、鋁、銅、錫等絕大部分金屬,聚乙烯、聚丙烯等合成材料不受腐蝕。

系統原理

平闆型太陽能熱水器主要是由平闆集熱器、儲水箱、水管、支架及配件等部分組成。平闆集熱器是平闆熱水系統的關鍵部件,其熱性能高低是衡量熱水器好壞的重要指标。它主要包括塗有選擇性吸收塗層的吸熱闆、透光材料蓋闆、保溫層和外殼四大部分。當陽光透過玻璃蓋闆照在平闆吸熱闆上時,其中大部分太陽輻射能為吸收體所吸收,轉變為熱能,并傳向流體通道中的換熱介質,流道中的換熱介質溫度升高後,利用集熱器内介質溫度與水箱内水溫達到一定溫差後,啟動循環水泵強迫将換熱介質流向水箱内的盤管,換熱介質在通過水箱内的盤管時,與水箱裡的水傳導換熱,逐步将水箱裡的水加熱。

太陽能控制儀全自動探測集熱器内介質溫度、水箱内水溫,及時控制循環水泵的啟動、關閉,在設置的加熱時間段内,且水箱内水溫未能達到用水溫度,啟動電加熱,将水加熱到設置的用水溫度,滿足用戶熱水使用要求。

利用住戶冷水壓力,保持水箱熱水處于冷水壓力狀态下,冷水從水箱底部接入,熱水出水從水箱頂部接出,當用戶在使用熱水時,冷水從底部自動補充,在末端出口,冷熱水保持一定的壓力平衡,使用時不會造成忽冷忽熱,由于冷水壓力一般不低于0.1Mpa,洗浴龍頭出水強勁有力,保證了洗浴舒适度。

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