浅析全玻璃热管集热器太阳能供热采暖系统

摘要：全玻璃热管集热器排空式太阳能供热采暖系统供给建筑物冬季采暖和其他用热系统，具有集热效率高、可排空、防炸管、能耗低、可靠性高和辅助能源更换便捷等优点，市场前景广阔。 　　0前言 　　太阳能集热器用于采暖被叫做主动式太阳能采暖。从太阳能集热器产品来划分，可分为平板集热器采暖系统和真空管集热器采暖系统；从太阳能集热系统是否承压，可分为太阳能闭式集热采暖系统和太阳能开式集热采暖系统。 　　目前市场上平板集热器用于采暖系统中，价格相对便宜，但冬季热性能较差，气温在0℃以下时，和相同采光面积全玻璃真空太阳集热管式太阳能集热器的热量相距越发明显。使用全玻璃真空太阳集热管的开式太阳能集热器价格便宜，但由于管中有一定量的水系统，使得可靠性略差。作为市场新产品的全玻璃热管真空太阳集热管式集热器具有较好的热性能和适宜的成本。另外，优化设计的玻璃热管集热器联箱可全排空，整个太阳能集热系统也可做系统排空防冻，在采暖系统上优势突出。 　　利用这种新型排空式玻璃热管太阳能集热器设计而成的全排空集热系统，通过集成式泵站、外置式多辅助能源、智能控制器和分室控制，具有系统集热效率高、可排空、防炸管、能耗低、可靠性高和辅助能源更换便捷等优点；独特的辅助热源独立回路设计，最大程度地利用有效能源，系统集成式泵站设计，降低安装难度，提高系统可靠性；采用采暖专用基于大数据量处理的智能控制器，整个系统实现智能化、自动化运行。 　　1系统组成 　　全玻璃热管集热器排空式太阳能供热采暖将太阳能转化成热能，供给建筑物冬季采暖和其他用热的系统，系统由排空式玻璃热管太阳能集热器、采暖贮热水箱、生活热水水箱、系统集成泵站、辅助热源、控制器、系统管路和末端散热器构成。如图1。 　　2系统运行原理 　　可排空的玻璃热管太阳能集热器把太阳能转变成热能，使集热器联箱升温，集热循环泵把采暖贮热水箱中的水注入太阳能集热器中进行循环加热。加热过的热水储存在采暖储热水箱中。当室内气温低于采暖设定温度时，采暖循环泵启动，把贮热水箱中的热水经辅助热源泵注入采暖末端散热，当辅助热源内循环水温度低于设定温度时，辅助热源启动，反之，采暖回水不再流回贮热水箱，直接经辅助热源加热，进入采暖末端。当室内气温达到设定温度时，采暖循环泵停止运行。在启动辅助能源的同时，只要太阳能集热器的温度高于水箱温度，太阳能集热系统照常工作，最大限度地利用太阳能，减少常规能源消耗。 　　图1全玻璃热管集热器排空式太阳能供热采暖系统结构图 　　生活热水由搪瓷承压水箱提供，水箱内置换热盘管，当采暖贮热水箱水温高于生活热水水箱温度一定值后，换热循环水泵（小型屏蔽泵）启动，通过盘管加热的方式把生活热水水箱加热，当天气不好时，自动启动电加热进行加热，和采暖无关联。 　　系统防冻通过集热器和管道排空来实现，当环境温度、集热器内温度低于设定值，打开相应阀门，集热器和管道进行全排空。节省由于系统防冻所需的伴热带等，节省能源，增强系统可靠性，提高系统效率。如图2。 　　3系统运行模式 　　本系统采用温差循环方式储存热水，主要提供生活热水和地板采暖两项功能，生活热水采用承压运行（和电热水器一样），采暖储热水箱一直保持一定水位。 　　集热器吸收太阳辐射的能量，集热器内导热介质温度（T1）逐渐升高，当T1＞水箱温度（T2）设定值时，集热循环泵P1 启动：当T1-T2＜设定值时，P1停止，等待下一次循环。 　　采暖季内，当室内气温（T4）＜ 设定温度（Tset）时，控制系统启动P2，启动电加热器，当T2＞Tset时，电加热器不启动；当T2＜Tset 时，电加热器启动。通过电加热器的热水经分水器送到各采暖房间，然后从集热器回来的采暖回水经过电动三通阀，当回水温度（T3）＜T2时，采暖回水回到水箱，水箱内的热水继续供给室内。当T3＞T2时，回水直接经电加热器进行加热到一定温度（Tset），供给室内，不再回到储热水箱。当室内气温达到设定温度，P2停止运转。 　　当储热水箱水位达到最低水位H2时，E1打开，储热水达到设定上限水位。在启动辅助能源的同时，只要太阳能集热器的温度高于水箱温度，太阳能集热系统照常工作，最大限度地利用太阳能，减少常规能源消耗。 　　P3为生活热水水泵（小型屏蔽泵），采暖储热水箱的热水通过P3与生活热水水箱进行热交换，当T2＞生活热水水箱温度（T5）时，通过盘管加热的方式把生活热水水箱加热，当天气不好时，生活热水水箱中内置电加热器会自动启动。如图3。 　　4结论 　　该系统通过采暖季运行，积累了大量的应用数据，通过数据分析和用户体验，得出以下结论： 　　1. 可排空式玻璃热管集热器集热效率高，太阳能热利用效率达36%。2. 可实现有效排空，有效防止炸管、冻裂等现象出现，可靠性显著提高。3.该产品性能符合设计要求，满足相关国家标准对该产品技术、功能要求。4. 系统泵站运行稳定，降低了安装难度，提高了安装效率。5. 采暖控制器运行稳定，能够实现采暖系统运行完全智能化。 　　因此这种新型的太阳能供热采暖系统使用可靠、太阳能可利用热效率高、使用方便，市场前景广阔。