集中式、分戶式太陽能熱水系統對比分析

李燕霞

北京中天元工程設計有限責任公司

集中式、分戶式太陽能熱水系統對比分析

李燕霞

北京中天元工程設計有限責任公司

隨著整個社會對節能的重視，太陽能作為極好的天然能源越來越被廣泛應用在建筑行業中。本文對太陽能熱水系統的幾種形式做了一些對比分析可供參考交流。

太陽能；集中式；分戶式

1 前言

太陽能熱水系統是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，是目前太陽熱能應用發展中最具經濟價值、技術最成熟且已商業化的一項應用產品。太陽能熱水系統從安裝和使用方式方面可分為集中式太陽能熱水系統和分戶式太陽能熱水器兩種形式。集中式太陽能熱水系統安裝和使用方式：集中安裝、集中集熱、集中輔熱、集中供熱；分戶式太陽能熱水器安裝和使用方式：分戶安裝、分戶集熱、分戶輔熱、分戶供熱水。

2 集中式太陽能熱水系統

集中式太陽能熱水系統從集熱器類型、水箱數量、循環方式、系統開閉形式、承壓方式、自動化程度、供熱形式等方面可以劃分出多種工程方案。但以供熱形式來區分可分為集中集熱集中供熱水系統和集中集熱分戶供熱系統兩大類。

2.1 集中集熱集中供熱水系統

該系統由太陽能集熱器，集熱水箱（儲熱水箱），管道配件，自動控制部分組成。集熱器通過自然循環或強制循環加熱水箱中的水，再由管道直接將熱水送至用水點，因集熱器面積或光照不足等原因導致得熱量不足，可通過電加熱裝置或燃氣加熱裝置補充。

這種系統的特點是：集熱器在屋面集中放置，有利于建筑一體化設計；集熱器在屋面放置不受樓間距影響，有利于采光以最大程度利用太陽能；用水點相對較少，樓層低，循環管路長；用水時間相對固定，可合理調整輔熱工作時間；循環管路短，熱損失在可接受范圍內。

真空管集熱器系統熱效率雖然高，但故障率也高；熱管、平板式集熱器故障率低，但系統集熱效率不高；這種系統形式需要專人管理、維護。

2.2 集中集熱分戶供熱水系統

該系統的組成由太陽能集熱器，平衡水箱，熱水循環泵，管道配件，分戶換熱水箱，自動控制部分組成。集熱器通過自然循環或強制循環加熱水箱中的循環介質（導熱油、防凍液、水等），通過循環泵由管道將循環介質送至用水點的換熱水箱內，由換熱器加熱分戶換水箱中的水，當循環介質加熱的水溫達不到使用要求其時，可通過水箱中的電加熱裝置補充。

該系統特點是：集熱器樓頂集中放置，有利于建筑一體化設計；

集熱器樓頂放置不受樓間距影響，采光好；介質換熱，熱效率低；

用水點相對較多，樓層多，循環管路長，不容易實現各層的壓力均衡，熱損失大（在保證全天候熱水供應的情況下，一些系統的循環管道熱損耗甚至會大于太陽能集熱系統所產生的能量）；用水時間不固定，為保證全天候供水，以及補償長距離循環管道的熱損耗，輔助熱源能耗高；白天儲熱水箱溫度低時，用戶用電對儲熱水箱中的水加熱，若系統中循環介質的溫度低于儲熱水箱中水的溫度時，會帶走儲熱水箱中的熱量；真空管集熱器系統熱效率高，但故障率高，熱管、平板式集熱器故障率低，但系統集熱效率不高；需要專人管理、維護，維護費用高；系統中公共系統的運行費用易與業主產生矛盾。

3 分戶式太陽能熱水系統類型

分戶式太陽能熱水器從結構形式方面可大致分為直插式、分體壁掛式太陽能熱水器和構件式。

3.1 直插式

該系統由集熱器，水箱，支架組成。水直接在集熱管里面直接加熱，通過熱動力微循環將集熱管內的熱水儲存到水箱中，供至水點。

該系統的特點是：成本低、熱效率高；供水管路長，使用時需先放許多涼水，水量浪費大，冬季易凍管；由于水在集熱玻璃管內，夏季易爆管；安裝在樓頂，存在安全隱患且影響城市建筑美觀；高層建筑不便安裝使用。

3.2 分體壁掛式

該系統由室內水箱，室外集熱器，介質連接管，安裝支架組成。

集熱器吸收太陽光的熱量，首先加熱U型銅管，然后加熱銅管中的導熱油或防凍液等“介質”，介質經循環管通過水箱內的換熱器加熱水箱中的水。

該系統的特點是：可以滿足高層建筑安裝要求；單獨設立水箱，占室內空間；集熱器通過導熱油或防凍液循環進行熱交換，熱能散失大，熱效率低；介質加熱后揮發，必須定期（1-2年）填充一次，另外介質容易碳化和凝固，堵塞銅管；外置的集熱器存在墜落隱患，且集熱器安裝需要角度，樓上一旦墜落物品容易擊碎集熱器真空管。

3.3 構建式

該系統由全玻璃真空集熱管，不銹鋼內膽，連接底座，結構框架，標準集熱器，控制儀，輔助熱源組成。太陽能集熱時系統與大氣相通，集熱器吸收太陽光的熱量，直接加熱不銹鋼內膽里面的水，因加熱造成的水體積膨脹和蒸汽通過排水管道排出，集熱效率高，安全可靠。用水時排氣管道關閉，通過自來水壓力供應熱水，供水壓力、溫度恒定?？蛇x擇性配備不同的輔助熱源（燃氣壁掛爐、燃氣熱水器、電加熱、電熱水器等），陰雨天氣的正常供應熱水，室外管道采用專利防凍技術，配合電伴熱可有效防凍，保證寒冷環境使用。

該系統的特點是：適合高層建筑安裝；無水箱不占用室內空間；外形簡潔美觀，尺寸可調，可與不同建筑風格搭配，有助于良好的建筑立面形象；直熱焓技術，熱效率高；豎式安裝，冬季熱水溫度更高；可選多種輔助熱源，保證陰雨天使用；常態無壓，承壓使用；真空集熱管有防爆設計，在真空集熱管受到沖擊破損的情況下，也不會有玻璃渣等破損碎片墜落，保證高層使用安全（當然更不會有熱水漏出）；可建筑構件化，如做成陽臺欄桿式太陽能熱水器、窗式太陽能等，進一步提升與建筑外觀的協調性；運行總重量較大，需在增加安裝位置的荷載；與建筑集成度較高，必須在設計階段就開始和項目整體考慮。

4 小結

集中式太陽能熱水系統適用于賓館、學校浴房、洗浴中心、職工浴室等集中環境中，不適用于住宅小區分戶供水環境使用。直插式太陽能熱水器適用于村鎮級市場，樓層不能超過6層的建筑。分體壁掛式太陽能熱水器能用于高層住宅建筑，但該技術本身存在一定的缺陷與不足，屬于技術過渡產品。各種系統形式都各有利弊，在進行設計時，需結合建筑特點進行選擇。

[1]東晨陽光太陽能熱水器.《太陽能熱水系統對比分析》.