如何解决屋面太阳能管道系统冬季的防冻问题？

【专家解说】：在北方地区，部队营房建筑安装利用太阳能解决洗浴热水的工程项目也不少，但因安装工艺的落后，在冬季气温低的情况下，设在屋顶的太阳集热器和管道系统需要在入冬之前放空存水，否则存在冻裂的危险。冬季的洗浴热水还需要用其他的方式解决。此外，在来年春天启用太阳能系统之前，还需对整个系统进行试水和维修，因经过一个严冬的气温变化和空晒，加速了太阳能集热系统和管道的老化，难免有许多地方出现渗漏现象。为解决屋面太阳能管道系统冬季的防冻问题，在设计和使用方面北京索阳科技开发有限公司太阳能工程中心采取了许多措施：对于真空玻璃管太阳集热器系统，目前主要有三类措施：一是加厚保温层；二是采用电伴热带；三是采用系统排空技术。在我国某高寒地区太阳能热水工程中，昼夜温差大，一般太阳能公司只是采用了保温层加厚电热自动保温的措施，可使系统在-30℃的环境中不冻坏。其具体做法是：在管道表面缠绕电伴热带，其加热功率为4.5-5W/m，电伴热带外再敷设6cm厚保温层，当管中水温低于5℃时自动通电加热，高于5℃自动断电。但是，即使上述系统也并不能绝对保证系统的安全，比如在严冬季节遇到临时停电、或电伴热带的设施故障等情况，系统仍有可能冻坏。同时，这种冬季防冻系统会使费用增加很多，影响系统的经济性。由于闷晒式太阳能热水器自身防冻性能很差，根本无法在寒冷环境中使用，因此对其管道系统进行防冻是没有意义的。综上所述，就目前的技术条件，在多数情况下，在北方严寒地区，太阳能系统还只是在春、夏、秋三季使用较为合适。针对上述问题，为更好地解决北方地区太阳能系统冬季的防冻和正常使用问题，北京索阳科技开发有限公司研制开发了真空管、平板型热水器工程安装的双排空技术，解决了困扰建筑设计人员与太阳能应用厂家多年的一个难题。●管道双排空技术在部队太阳能工程中的应用据20多年前的统计，1981年底全军已在使用的太阳热水器的采光面积就已超过两万多㎡，约占当时全国使用面积的五分之一。尤其在云南、广西、西藏、新疆等日照条件较好的地区，太阳热水器的利用很受部队的欢迎。如当时川藏运输线上有2个兵站，利用自然循环热虹吸直流热水系统建立了太阳能浴室，基本解决了过往运输部队的洗浴问题。西藏驻军某医院也利用这种系统为医院手术室和病房提供热水，效果甚好。驻守云南、广西等地的边防部队，其洗浴热水也都主要依靠太阳能系统解决。太阳能热水的利用，不但节约了大量常规能源，更重要的是解决了能源运输较困难、缺煤少电的边防海岛部队的洗浴热水问题。华南地区冬季不结冰，每年的阴雨天较多，可用光电互补装置或小型燃油热水炉加热装置来辅助补充热量，解决太阳能系统供热间断和不稳定问题。小型工程常可用电辅助加热，中型工程一般多用燃油、气炉辅助加热。武汉某部队院校的训练基地，每年常住400多个学员，原来每星期安排学员到离驻地80多公里的学院去洗澡，2004年北京索阳科技开发有限公司在训练基地学员浴室安装了太阳热水器系统，共配置了200㎡平板式集热板和两个不锈钢蓄热水箱，配备磁感应太阳能系统的辅助加热设备，在蓄热水箱内设温度探头，由设定的温度上下限自动控制加热器的启停，当水箱热水温度低于设计温度(阴雨天)，加热设备自动启动加热，当蓄水箱水温到达设计温度，加热设备自动停止加热。太阳系统投入使用以后，供应热水的时间大大延长，解决了学员洗澡难的问题且节约了大量费用。华北地区冬季气温较低，但每年9月至第二年3月晴天居多，全年可利用太阳能的天数超过200天，在冬季太阳能产水量少的情况下，可采取光电互补装置或小型燃油热水炉加热装置来辅助补充热量，解决太阳能系统供热不足和不稳定问题。石家庄某部队院校某高干宿舍楼，常住100多个学员。2004年5月，北京索阳科技开发有限公司设计、安装了100㎡平板式集热板和两个不锈钢蓄热水箱，配备了电加热设备，在蓄热水箱内设温度探头，由设定的温度上下限自动控制加热器的启停，当水箱热水温度低于设计温度(阴雨天)，加热设备自动启动加热，当蓄水箱水温到达设计温度，加热设备自动停止加热。集热器和蓄水箱采用温差循环和管道排空技术，不仅解决了冬季的防冻问题，而且还避免了有些太阳能公司所采用的防冻保温循环给系统带来很大的热量消耗而给用户带来的较大的经济损失。在零下12℃的情况下已安全过冬。到目前为止，部队所用的太阳集热器大部分还是前些年安装的平板型太阳能集热器。虽然平板型太阳能集热器集热效率不如玻璃真空管式的集热效率高，但全年的平均产水量高于真空管型热水器，加上基层部队对所用太阳能设备都比较爱护，管理和维护都很认真及时，所以，部队所用的平板型太阳能集热设备均比较完好，在阴雨天，辅助以电加热或其他辅助设备，基本可以解决部队的洗浴热水问题。以后新建的太阳热水系统以及原有系统的更新换代，有的采用真空玻璃管型集热器，但这与工程造价及当地设备厂家的设备水平、安装工艺有关，因为真空玻璃管在生产过程中产生的污染比较严重又属易碎品，长距离运输不易，而且系统故障率高，所以国外发达国家多采用平板型太阳能集热器。