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    太陽能集熱工程必備知識

    2012-5-23 14:48:17??????點擊:
    莊紹林—中科院研究員
     
            近來石油價格飛漲,煤炭資源緊張,賓館、洗浴中心的成本費用越來越高,由于環保意識的強化,有識之士、精明老板逐漸把目光投向了太陽能的利用。作者通過近7年來北京郵電大學、華油三中、鐵道部四方車輛廠、青島海爾新材料公司、青島水晶之戀洗浴中心、威海教師之家、大同煤礦、山東新汶煤礦、徐州、大連、四平、哈爾濱、酒泉、大理、拉薩、合肥、鄂州、桂林等地大型集熱工程的設計安裝,總結如下,以便與客戶及同行交流。
           一、太陽能熱水工程的一般形式和優缺點:
    1、分體式強制循環型:
    真空管集熱器通過管道與儲水箱相連,根據太陽能真空管的水溫與水箱的水溫之差,用循環泵使太陽能真空管的水與水箱的水進行強制熱交換。即太陽能真空管的水溫高于水箱水溫5度—10度時,循環泵工作,將水箱的水抽到太陽能真空管集熱器底部,集熱器上部的熱水從而頂入水箱;當太陽能真空管的熱水與水箱水溫基本平衡(≤2度)時,循環泵停止工作,這樣不斷提高水箱的水溫。這種方式熱效率高,水箱提溫快,但需要增加循環泵的費用。
    有的用戶采用定溫出水式,即當太陽能集熱器的水溫高于設定值1時,向集熱器供自來水,將集熱器的熱水頂入水箱,當太陽能集熱器的水溫低于設定值2時,停止供水。這種辦法好處是成本低,但要隨季節不同調整設定值,不太方便。
    有的用戶將上述兩種方法結合起來,即水滿后,再溫差循環,這樣做的好處是水箱初水溫較高;但弊端是陰雨天需修改調數據,這是很麻煩的.
    2、聯體式自然循環型:
    真空管集熱器直接與水箱相連,太陽能真空管的水溫升高時熱水進水箱上部,溫度較低的水入真空管,這樣周而復始,提高水箱水溫。成本雖然較低,但是效率差.有的用戶采用家用太陽能熱水器串聯成排組合法,雖安裝簡單,但不利于隨時取熱水,安裝時各水箱還需在同一水平位置,困難較大。另外,成本并不低.這種方法只適合600升以下的熱水小工程.
           二、對全自動控制柜功能的一般要求:
    1、自動檢測并控制水箱的水位,因為水箱的水溫一般大于63℃,傳感器容易長水垢,因此水位傳感器必須具有防水垢功能;
    2、自動檢測太陽能集熱器和水箱的水溫,并能自動測算出兩水溫之差;
    3、自動測量水箱的水溫,并能控制輔助加熱器的開、關;
    4、自動測量可能結冰的管道溫度,能自動防止結冰;
    5、自動防止電加熱器干燒;
    6、精度達千分之一的溫控恒溫出水功能;
    7、上述任何功能都可做定時控制,每天可定時10次以上;
    8、漏電時在0.1秒內能夠自動切斷電源;功率大于設計值時能夠自動切斷電源;
    9、以上任何功能在斷電狀態下可做到長達一年以上的記憶;
    10、功率電器(大于2KW)控制部件必須是3C認證、名牌產品。
          三、太陽能集熱工程一般計算方法:
    1、真空管數量的計算:
    真空管集熱器(?47)10根可作為1平方米的集熱面積,在一般光照下每天可產生45℃--65℃的熱水90千克。如果每天要用熱水X噸,太陽能集熱器真空管的根數為Y,那么Y=(1000X÷90)×10。例如需要8噸熱水,那么Y=(1000×8÷90)×10=888(根)
    2、輔助電加熱功率的計算:
    ①當陰雨天無光照時,需要熱水,可通過電輔助加熱的辦法,其功率大小的運算如下:一般情況下按每噸水5千瓦計算。例如8噸水需8×5=40千瓦。盡量采用三相電供電.大于10KW的電加熱器若采用單相電,極易使供電線路偏相而跳閘斷電.
    ②電加熱導線的直徑的計算方法( 銅線):一般每平方3安培。例如42千瓦(三相電)需要16平方的導線。公式:S(平方數)=P(功率)÷√3(三相電)÷220(相電壓)÷3(每安培平方數)。鋁線及導線過長應適當增加直徑。
    ③防漏電的措施:
    a、電加熱的水箱必須可靠接地,即使潮濕的地面,地線角鐵必須打入2米以下。干燥的地面得4米以下,接觸潮濕土壤為準。有的人想用避雷線代替地線,這是絕對不允許的,其做法是,導致引雷,且不能防漏電。但可以用大樓的主地線代替(可以從大樓的配電柜中找)。
    b、全自動控制柜里面應安裝國家3C認證的名牌漏電斷路器。
    c、 另外,采用加長純塑料熱水出水管道(8米以上PPR或PEX等管),也是提高安全系數的辦法。
    3、循環泵、電磁閥的選購方法:
    ①循環泵應在估算每天循環次數和水箱總量的基礎上計算出流量,根據流量計算和揚程去選循環泵。一般功率200E—3000W之間?;蛟儐栄h泵供應商,大于1KW應采用三相供電。
    ②電磁閥:一般應采用220V交流電壓,20W-60W瓦的功率,這樣可防止電壓波動帶來的危害,直徑可取?20—32mm。電磁閥一般無漏電之慮。
           四、工程造價的計算方法:
    1、按真空管的面積計算:一般每平方米1600—1900元左右。
    2、按每日產熱水(45℃以上)每噸按1.5—2.8萬元左右。
           五、管道防凍的方法:
    1、定溫控制伴熱帶的供電,當管道溫度低于某值時(例如4℃,不要低于0℃再動作,這樣費電),給緊貼管道外壁的伴熱帶通電加溫;當管道的溫度到達另一值時(例如12℃,可根據實際調整),伴熱帶斷電。伴熱帶功率的計算方法:寬8mm-20MM,每米15瓦—30瓦,10米可達200瓦,采用0.5平方的電線即可,如果寬度大于8mm,每米的功率大于20瓦。伴熱帶越長功率越大。
    2、定溫控制循環泵,使管道的水和水箱的水進行熱交換,提高管道溫度,防止結冰。如果全自動控制柜設計合理,集熱器與水箱進行熱交換的循環泵可以同時擔任防凍循環泵。
           六、水路設計注意以下規律:
    1、同一容器,熱水向上移動,冷水向下移動-自然循環;
    2、同一管道水總要保持同一個水平面-水往低處流;
    3、同一管道中氣體總要到最高處,注意使水中氣體有泄放孔-氣向高處跑;
    4、自來水的壓力一般大于熱水的壓力(水箱水的壓力計算方法:水深10米可作為一個大氣壓計算。而自來水的壓力一般可達4個大氣壓)-不易混水;
    5、存在虹吸現象-繞過障礙物;
    6、同一管道中,直徑大的流速慢,直徑小的流速快-流量相同。
           七、恒溫出水的辦法:
    采用高精度定溫控制儀表,精度應達到千分之一(鉑金傳感器),避免造成燙傷,常見儀表溫度值誤差達±2度(熱敏電阻傳感器),可達4度誤差,假設設定42℃,誤差是4度,放水溫度值是46℃,很容易造成燙傷。設定上限水溫,高于某水溫值時加入自來水使水溫下降,達另一值時停止加水。
           總之,只要采用科學的態度設計安裝太陽能熱水工程,會達到成功的目的。但核心是要尋找可靠的全自動控制柜,重點是水箱水位傳感器具有防水垢功能,而正確安裝全自動控制柜,必須在認真讀懂使用說明書的條件下,去施工,防止出錯。
    本公司產品太陽能控制柜也稱熱水工程控制柜集熱工程控制柜可以為您解決后顧之憂。


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