太阳能集中供应热水工程的设计要点分析

(一)集热系统的设计      1、系统规模设计       集热系统的规模不宜过大，集热器阵列的总出水口同储热水箱间的距离应控制在300米范围内，在小区规模较大时可以邻近几幢或单幢为一个小系统，且通过增设站室便可实现节能的效果。      2、选择加热系统       加热系统分为直接加热和间接加热两种方式，且两者各有利弊，直接加热可实现较高的加热效率，而间接加热则能够有效防止水垢的产生，使集热器使用寿命得到延长。实际应用中，对于间接加热系统的应用更为适宜，且实际应用中，集热器需进行承压处理，需增设循环泵和换热设备。      3、选择储热设备       储热设备的选择是以间接加热系统的确定为前提的，储热设备包括储热水箱和储热水罐两种。对于较大热水供应量的工程，选择储热水箱更为适合，其原因在于这一储热方式的出水量每天可达上百立方米，而储热水罐的应用则适合热水供应量较小的工程，在施工现场就可完成拼接，投资小、占地小。      (二)辅热设备的设计      1、计算辅热设备负荷       依据相关规范要求，对于太阳能集中供应热水工程辅热设备负荷的设计，应当不考虑太阳能效用，而将日常所需热量作为辅助设备作为依据。      2、选择辅助热源和辅热设备      选择辅助热源时，宜选热力管网、燃气、燃油、热泵、电等等。对于小型太阳能集中热水供应系统宜选择电作为辅助能源，在储热水罐（箱）中直接放入电热元件即可实现，但这一辅助热源的应用需要增加相应的防垢措施，否则其自身所形成的水垢会导致难以有效散热，烧坏元件。而对于规模较大的太阳能热水系统则宜选用电热锅炉作为辅助能源，而达到耐用安全的目的。在选择辅助设备时，可依据常规热源方式进行选择，且在设备型号与台数的确定上，应同太阳能自身不稳定特点相结合，选择两台或多台匹配设备，即无太阳能时，设备同时运行，有太阳能时，一台运行，从而达到节能高效的目的。太阳能辅助加热空气源热泵机组的应用比较普遍，其原理是在机组的蒸发器上增加了一辅助换热器，热泵在低温环境下制热运行时，高于环境温度的太阳能热水流经该辅助换热器，与将进入蒸发器的室外空气进行热量交换提高其温度，从而使制冷剂在相对较高的环境里蒸发吸热，提高了蒸发温度，改善了太阳能供热系统的工作状况。      3、布置集热和辅热设备      在储热水罐中，应将电热元件置于适当位置，当无太阳能时，亦可依靠电热及热水储量来基本满足热水需求。当太阳能热水系统较大，且集热与辅热都采用水箱时，亦相互独立，并进行串联的布置，前者为集热水箱，后者为供热或辅热水箱，这样当太阳能不充足时，亦可起到对冷水进行预热处理，而当无太阳能的情况下，只需通过辅助热源来加热辅热水箱内的水，便可正常供热，且不会对集热水箱的集热产生影响。     (三)系统工程安全设计      1、防过热、防爆安全设计       太阳能集中供应热水工程设计中，防高温、防爆安全措施是十分重要的设计内容。通常情况下，包括如下几方面设计内容：第一，集热系统的管道上应设放气器、安全阀、膨胀管。且未降低集中介质损耗，可适当提升系统内部的压力；第二，设置空气散热器，即当集热器中水温过高时，利用空气散热器来散出热量，从而防止过热现象；第三，采用遮阳设备，集热系统所采用的阀件、管件、管材等应为耐高温材质，且集热管上所连接的设备、阀件及密封材料也应为耐高温材质。      2、防冻安全设计       对于北方寒冷地区和存在冻结可能地区，在系统工程设计过程当中，应就防冻问题进行考虑。防冻措施主要包括到循环、添加防冻剂、排回、排空等，且这些方法各具利弊，其应用过程中应始终围绕因地制宜的原则进行。其中，倒循环这种方法较为简单，也比较常用，但存在耗电的缺点，可通过集热管道保温、降低集热系统阻力损失、确实合理的传感器温度来缓解这一问题。      太阳能集中热水供应系统具有舒适、经济、节能、实用、方便等优势，且系统工程设计涉及多种因素。明确系统应用范围，以系统工程的设计原则为强提，借鉴上述内容，有效的开展，从而有效保证太阳能集中供应热水工程设计的节能性、合理性。