太陽能熱利用系統(tǒng)防過熱設(shè)計介紹

太陽能熱利用系統(tǒng)防過熱設(shè)計分析太陽能熱利用系統(tǒng)防過熱設(shè)計分析 2013 05 11 08 58 54 作者 佚名 來源 互聯(lián)網(wǎng) 0 引言 0 0 引言引言 在太陽能熱利用系統(tǒng)的實際應(yīng)用中 為滿足系統(tǒng)全年使用 系統(tǒng)的參數(shù)選擇一般 是根據(jù)冬季的參數(shù)確定的 由于太陽能冬 夏季節(jié)的不平衡 導(dǎo)致夏季產(chǎn)熱量大于需求量 產(chǎn)生過剩的熱量 給太陽能熱利用系統(tǒng)帶來一些問題 尤其是太陽能采暖系統(tǒng) 過熱問題 尤為突出 如何避免系統(tǒng)過熱 是太陽能熱利用系統(tǒng)設(shè)計中不可忽視的問題 也是困擾太 陽能熱利用系統(tǒng)大范圍推廣的重要因素 1 1 過熱對太陽能熱利用系統(tǒng)的危害過熱對太陽能熱利用系統(tǒng)的危害 太陽能集熱器吸收太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱量 通過溫差循環(huán)傳至儲熱水箱 水箱內(nèi) 溫度不斷上升 在太陽能輻照量較好的夏季 當用水量持續(xù)偏小或不用水時 或者系統(tǒng)斷 電時 儲水箱不再吸收熱量 導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)溫度過高 系統(tǒng)壓力增加 集熱系統(tǒng)在高溫狀態(tài) 下運行 將會導(dǎo)致一系列的系統(tǒng)問題 如高溫將會造成傳熱介質(zhì)的氣化損失 變質(zhì) 太陽 能集熱器上非金屬材料的老化和破壞 降低太陽能集熱器的使用壽命等 對整個系統(tǒng)的運 行造成不利的影響 特別是太陽能分體承壓熱水系統(tǒng) 由于采用間接換熱強制循環(huán)的運行 方式 傳熱介質(zhì)容積較小 過熱問題更為突出 2 2 太陽能熱利用系統(tǒng)的防過熱方案太陽能熱利用系統(tǒng)的防過熱方案 民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 規(guī)定太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)安全可靠 內(nèi) 置加熱系統(tǒng)必須帶有保證使用安全的裝置 并根據(jù)不同地區(qū)應(yīng)采取防凍 防結(jié)露 防過熱 防雷 抗雹 抗風(fēng) 抗震等技術(shù)措施 其中太陽能熱水系統(tǒng)防過熱措施有 1 具有防過熱功能的太陽能承壓水箱 2 設(shè)置儲熱水箱和熱平衡水箱 3 用遮蔭網(wǎng)蓋住一部分真空管 1 為降低太陽能熱利用系統(tǒng)的運行溫度 減小過熱造成的危害 保證系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運行 目前已開發(fā)出許多不同的系統(tǒng)過熱保護裝置 常用的防過熱方法有 加裝 T P 閥的防過熱水箱 加大系統(tǒng)膨脹罐的容積 設(shè)置儲熱水箱和熱平衡水箱 電控遮陽 電 控散熱器 防過熱功能太陽能集熱器等 2 12 1 加裝加裝 T PT P 閥的防過熱水箱閥的防過熱水箱 T P 閥 Temperature PressureReliefValve 是一個安全裝置 它通過排水 降 溫 減壓來保護熱水系統(tǒng) 當水箱內(nèi)熱水的溫度因加熱膨脹產(chǎn)生的壓力達到設(shè)定值時 T P 閥自動開啟泄水 使壓力或溫度恢復(fù)到設(shè)定值以下然后自動關(guān)閉 這種方案通常用于儲水 式的生活熱水水箱上 在解決系統(tǒng)過熱問題的同時排掉了大量熱水 造成了水資源與熱量 的雙重浪費 且 T P 閥對于斷電導(dǎo)致的集熱系統(tǒng)其他部分的過熱問題作用不大 圖 1 為 T P 閥 2 22 2 加大系統(tǒng)膨脹罐的容積加大系統(tǒng)膨脹罐的容積 在采用防凍液作為傳熱介質(zhì)的集熱系統(tǒng)中 為減少防凍液通過安全泄壓閥排出 一般采用膨脹罐吸收膨脹后的介質(zhì) 當系統(tǒng)中介質(zhì)升溫膨脹時 系統(tǒng)壓力增大 膨脹罐中 氣體被壓縮 介質(zhì)進入膨脹罐中 當介質(zhì)溫度降低 時 介質(zhì)體積縮小 系統(tǒng)壓力變小 膨脹罐中的氣體壓力大于系統(tǒng)壓力 于是 進入膨脹罐中的介質(zhì)被壓回系統(tǒng)中 從而始終保持系統(tǒng)中介質(zhì)體積的恒定 平板太陽能集 熱器用于太陽能采暖系統(tǒng)時能較方便解決非采暖季節(jié)的系統(tǒng)過熱問題 因為平板集熱器溫 度升高后不可避免地要通過傳導(dǎo) 對流和輻射等方式向四周散熱 溫度越高 其熱損就越 大 從而達到緩解高溫工況的目的 但是對于真空管型太陽集熱器來說 由于真空管具有 保溫性能好 熱損小等特點 因此太陽能集熱器本身高溫過熱問題依然存在 在此防過熱 措施中 由于高溫工況 系統(tǒng)對于膨脹罐等部件的耐溫性能有較高的要求 2 52 5 電控遮陽電控遮陽 4 電控遮陽技術(shù)是在設(shè)定溫度下將太陽能集熱器遮蓋 隔絕太陽能輻射來解 決過熱問題的技術(shù) 電控遮陽技術(shù)機械控制開關(guān) 設(shè)置在機械控制開關(guān)上的撥動桿 電機 繞線棍 牽引繩 上檔滑動環(huán) 固定環(huán) 下檔滑動環(huán) 多個滑輪及卷簾等多個環(huán)節(jié) 機 械控制開關(guān)設(shè)有啟動檔及返回檔 此種方式僅在系統(tǒng)過熱及系統(tǒng)過熱解除的瞬間接通電源 當太陽能防過熱遮陽系統(tǒng)動作完成后系統(tǒng)自動地 機械地切斷電源 防過熱效果好 但 其運行采用電力控制 在斷電情況下將無法實現(xiàn)遮陽以隔絕集熱系統(tǒng)吸收太陽能 同時 對于機械控制系統(tǒng) 也要考慮系統(tǒng)故障發(fā)的情況 尤其是太陽能集熱器傾角較小時卷簾更 易發(fā)生故障 此種情況下將無法保證系統(tǒng)的防過熱功能 2 62 6 電控散熱電控散熱 5 電控散熱器主要是通過電子儀表控制三通電動閥和散器 風(fēng)機 冷卻器 空調(diào)室外機等 來達到防過熱目的 在達到設(shè)定溫度時三通電動閥控制散熱器開啟進行 強制散熱將集熱系統(tǒng)的溫度降下來 達到保護集熱系統(tǒng)的目的 散熱器的功率是根據(jù)集熱 系統(tǒng)過熱量和系統(tǒng)所在地室外溫度來確定的 因而其散熱效果很好 能夠確保系統(tǒng)的過熱 保護 但此技術(shù)同樣是建立在用電的基礎(chǔ)上 一旦發(fā)生斷電情況 將無法解決集熱 系統(tǒng) 悶曬過熱問題 且設(shè)備成本過高 圖 7 為采用電控散熱器防止系統(tǒng)過熱的太陽能采暖系統(tǒng) 2 72 7 配置并聯(lián)散熱管路的太陽能承壓集熱器配置并聯(lián)散熱管路的太陽能承壓集熱器 6 在太陽能集熱器主管路上并聯(lián)一段管路 在并聯(lián)管路上設(shè)置金屬換熱裝置 且與主管路連接處設(shè)有溫控閥 當溫控閥打開時 與主管路形成回路進行散熱 該裝置 理念是在電控散熱器基礎(chǔ)上開發(fā)自動運行的散熱器 溫控開關(guān)自動運行 不受斷電限制 但其結(jié)構(gòu)設(shè)計存在缺陷 造成防過熱效果沒有發(fā)揮出來 太陽能集熱器主管路上并聯(lián)的一 段管路高于集熱器的主管路 集熱器充注流體時 未達到溫控閥的開啟溫度 造成集熱器 并聯(lián)管路中全部是空氣 形成氣阻 即使溫控閥達到開啟溫度打開 集熱器中熱流體仍無 法到達并聯(lián)管路散熱器處 造成散熱器失效 在太陽能集熱器主管路上并聯(lián)一段管路 在并聯(lián)管路上設(shè)置金屬換熱裝置 且與 主管路連接處設(shè)有溫控閥 當集熱器內(nèi)部溫度達到設(shè)定溫度時 溫控閥自動開啟 關(guān)閉 控制系統(tǒng)開啟自然散熱循環(huán) 不受斷電制約 系統(tǒng)加裝排氣裝置 解決集熱器氣阻失效問 題 斜坡結(jié)構(gòu)保證運行良好 這樣的防過熱集熱器 無論是冬夏太陽能不平衡造成的過熱 問題 還是斷電造成的過熱問題都可以避免 無論是整個系統(tǒng)還是太陽能集熱器個體都可 以得到保護 自然循環(huán)散熱 無需消耗能源 是一種應(yīng)用范圍比較廣 效果比較突出的防 過熱解決方案 開發(fā)具有防過熱功能的太陽能集熱器 通過集熱器的過熱保護來防止系統(tǒng) 過熱問題 將對市場產(chǎn)生深遠的意義 第一 市場上需要能夠用于太陽能采暖的集熱器 要 解決冬天好用 從目前的技術(shù)講真空管型太陽能集熱器比較適合 但是首先要解決夏季集 熱器過熱問題 第二 對于大型低溫太陽能集熱工程 系統(tǒng)設(shè)計的不平衡會導(dǎo)致集熱系統(tǒng) 局部過熱 因此需要集熱器單元具有自保護功能 第三 降低太陽能集熱器的運行溫度 可以使集熱器的選材更加寬泛 增大了降低的成本空間 從而擴大太陽能集熱器的應(yīng)用市 場空間 3 3 結(jié)束語結(jié)束語 從根本上說 解決太陽能熱利用系統(tǒng)過熱問題的途徑有兩種 遮擋集熱部件減少 集熱量和增加系統(tǒng)用熱量或散熱量 所以 在實際應(yīng)用中 不能只片面的選擇一種方案 需綜合考經(jīng)濟因素和建筑物實際情況 因地制宜 探索出最適合 可靠 經(jīng)濟 方便 高 效的防過熱方法 責任編輯 郭娜娜 參考文獻參考文獻 1 GB50364 2005 民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 2 孔德騫 金瑋濤 太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計與防過熱的探討 低溫建筑技術(shù) 3