探讨嵌入式太阳能热水系统设计

广东五星太阳能股份有限公司/张晓菲

　　摘要：本文通过对光明集团长江公司住宅楼太阳能热水系统的应用，介绍了集中集热-分户储热系统的原理及运行特点，展示了平板集热器与坡屋面建筑的相结合，供相关技术人员参考。

　　1项目介绍

　　光明食品集团长江总公司住宅楼危房改造工程位于上海崇明，根据上海“十二五”规划，崇明岛作为生态绿色岛建设的要求，太阳能的应用作为重点推广。因此，光明集团制定采用太阳能热水工程的规划，该工程一期总计户数为834户，分五层住宅和带门面房五层楼房。由于屋面为斜屋面，加大了太阳能施工的设计要求及施工难度，五星太阳能从设计之初即与设计院沟通方案，由于建筑属于欧式建筑风格，在保持原有风格的前提下，如何巧妙的将太阳能系统安装到建筑内，成为一个难题，经过反复讨论，最终确定太阳能系统采用集中集热、分户储热、电辅助加热的系统形式。如图1所示，屋面采用嵌入式的方式铺设太阳能集热板。循环设备及管路主要布置在闷顶内，从而不仅外观协调一致而且维护方便。

　　2设计计算

　　2.1用水人数（以4#楼1单元为例）

　　总住户10户，每户以平均2.8人计，用水共计约28人。

　　2.2系统日耗热量、热水量计算

　　4系统运行说明

　　采用集中集热分户储热太阳能热水系统，即在每个单元屋顶采用集中集热系统，每户设置一个户外型储热水箱，通过水箱内循环媒介（水箱采用夹套换热方式）将太阳能收集的热量传递给各户。

　　4.1系统工作特点

　　系统特点是太阳能集热器根据需要集中设置，摆放于建筑物可充足接受阳光的位置。而储热水箱则分户放置在每户的厨房、卫生间或者阳台的设备间内。各户使用的热水都来自于各户内的储热水箱，这种系统每户使用的储热水箱容积小。其优点方便物业管理和计量，各室内的储热水箱装有电加热辅助设备，室内系统独立，维护方便，集热器可与建筑完美结合。

　　4.2系统运行工作原理

　　4.2.1集热循环

　　太阳能集热器系统内加入循环媒介（安全专用防冻液），每日太阳辐射达到一定强度时，集热器温度上循环口温度T1开始上升，当集热器温度达到控制器的设定温度（T1≥60℃），且集热器出口与集热器进口的温差（T1-T2≥8℃）时，集热器循环水泵开始启动，集热器内的高温媒介均匀的输送到楼下储热水箱的换热夹套内，通过高温循环媒介传递热量给每个储热水箱内胆内低温水；当上述两个条件有一个不能满足时，循环停止。

　　4.2.2电磁阀的集中应用

　　在集热循环开始后，换热循环管道的温度低于60℃时，位于楼下的短路电磁阀开启；当管道温度高于60℃时电磁阀关闭，迫使循环媒介进入每户的水箱换热夹套内，保证了楼上楼下的用户同时进行换热，短路电磁阀的使用提高了换热的同步性。

　　4.2.3辅助加热

　　储热水箱上安装电加热管，阴雨天没有太阳时，用户可以像使用电热水器一样使用储热水箱。储热水箱的控制器可以设定加热时间和加热温度，加热温度的上限值为60℃，这样可以避免集热循环将分户水箱的热量带走，形成负换热。加热时间可以设定加热的启动时间和停止时间，有效地节约能源。