如何让太阳能摒弃“电老虎”的恶名

0前言 　　太阳能热利用系统的综合节能效果不是太好，是现阶段太阳能热利用项目叫好不叫座的重要原因。因此，只有全面提升太阳能热利用与多能源互补的综合节能效果才能满足用户以及社会对太阳能热水系统的要求与期望。 　　太阳能热利用相关标准单纯评价太阳能集热器热性能或太阳能热水系统的能效，忽略了太阳能与多能源互补应用时不同种类能源的相互影响，没有充分利用太阳能余热、最大限度地降低传统能源消耗。 　　通过对不同太阳能热系统综合节能效果分析，推荐一种能充分降低传统能耗的太阳能热系统。它非常适合太阳能与建筑相结合，实现多能源互补。不仅适用于太阳能阳台壁挂系统、也适用于太阳能集中集热分户储热系统。 　　1太阳能热利用系统面对用户需要解决的问题 　　1.可以随时提供用户舒适可靠的热水，在多能源互补中，充分利用太阳能，优先使用太阳能热水，充分利用太阳能产生的余热。 　　2.太阳能热利用受到用户，特别是地产商的诟病。 　　1）系统管理及系统运行中出现的问题。 　　2）现有太阳能系统大多没有做到：优先使用太阳能热水，充分利用太阳能产生的余热，没有达到用户期望的使用要求和节能减排效果。 　　2恒温换向阀做到“光热优先，余热利用” 　　2014年5月，我们调研了一家位于安徽合肥的大型太阳能示范项目。在调研时了解到，一个三口之家，用太阳能阳台壁挂提供生活热水，在春季每月用电量是200kW·h。 　　在不用太阳能提供热水的三口之家春季耗电量一般是60kW·h~70kW·h。太阳能热水器相当于消耗这个三口之家2/3的生活用电。 　　难怪有地产商说太阳能热水器是只“电老虎”。我们下面分析一下太阳能热系统大量耗电的真正原因是什么，这种情况能否改变？ 　　下面我们先分析一下常见的集热补热一体型太阳能系统（如图1 所示）运行过程： 　　1.由于用水高峰一般在夜间，在白天阳光不足的情况下，系统一般采用电热恒温方式保证用户用水温度。 　　2.水箱出水设定温度假定为50℃，出水温度低于40℃时，一般就不能满足用户的洗浴需求。此时水箱平均水温也在35℃左右。此类太阳能系统实际是用电能维持较高的基础水温。由于换热系统中，介质间温差越大，换热效率越高。经过电加热的热水与太阳能的热转换效率将大大降低，从而增加了电能的消耗，传统能源消耗居高不下。 　　以云南昆明太阳能系统为例，系统和环境条件如下： 　　年平均水温15℃，出水设定温度50℃，即水箱内水温不足50℃时，辅助能源定时或定温加热水箱中的水至50℃。当太阳能把基础水温提高到35℃时，此时太阳能余热所节约能源也将达到57%。设计太阳能热水系统时，太阳能年平均贡献率65.8%，如果采用集热补热一体模式，基础水温由15℃提高到35℃实际由辅助电能来实现，此时太阳能实际平均贡献率只有8%，太阳能热水系统变成了名副其实的“电老虎”。此时的电热辅热在系统中抑制了大部分可利用的太阳能热能。集热补热一体型与光热优先，余热利用型如图2所示 　　3. 解决上述问题的关键是光热集热与多能源补热分离，使系统做到“光热优先，余热利用”。 　　什么方法即能做到“光热集热，多能源补热分离”，又能保证“良好用户体验”呢？其中有效的方式就是：使用北京温宁温控设备有限公司的具有自主知识产权的自动三通换向阀装置实现水流流向转换，做到太阳能集热水箱与补热水箱中热水的无缝切换。恒温换向阀如图3所示。 　　恒温换向阀工作原理：当来自太阳能的集热水温高于换向阀设定温度时，热水不经过辅助加热，直接入户使用，当来自太阳能的集热水温低于换向阀设定温度时，热水经过辅助热源加热后，再入户使用。 　　在光热集热与多能源补热分离系统中可以利用不同形式的辅助能源对太阳能进行补热，如：即热式电热水器、储热式电热水器、燃气热水器、空气源热泵等。集热与辅助能源分离系统示意如图4所示。 　　这种集热补热分离系统即使只把市政水进行预热，也能大幅度降低传统能源消耗：如果水温从15℃最终加热到50℃，太阳能把水温从15℃即使只预热到35℃，也占居了整体上57%的能源需求。（北京温宁温控设备有限公司冯建京）