太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)防過(guò)熱設(shè)計(jì)介紹

太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)防過(guò)熱設(shè)計(jì)分析太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)防過(guò)熱設(shè)計(jì)分析 2013 05 11 08 58 54 作者 佚名 來(lái)源 互聯(lián)網(wǎng) 0 引言 0 0 引言引言 在太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中 為滿(mǎn)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(yáng)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(guò)剩的熱量 給太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)帶來(lái)一些問(wèn)題 尤其是太陽(yáng)能采暖系統(tǒng) 過(guò)熱問(wèn)題 尤為突出 如何避免系統(tǒng)過(guò)熱 是太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題 也是困擾太 陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)大范圍推廣的重要因素 1 1 過(guò)熱對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的危害過(guò)熱對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的危害 太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱量 通過(guò)溫差循環(huán)傳至儲(chǔ)熱水箱 水箱內(nèi) 溫度不斷上升 在太陽(yáng)能輻照量較好的夏季 當(dāng)用水量持續(xù)偏小或不用水時(shí) 或者系統(tǒng)斷 電時(shí) 儲(chǔ)水箱不再吸收熱量 導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)溫度過(guò)高 系統(tǒng)壓力增加 集熱系統(tǒng)在高溫狀態(tài) 下運(yùn)行 將會(huì)導(dǎo)致一系列的系統(tǒng)問(wèn)題 如高溫將會(huì)造成傳熱介質(zhì)的氣化損失 變質(zhì) 太陽(yáng) 能集熱器上非金屬材料的老化和破壞 降低太陽(yáng)能集熱器的使用壽命等 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn) 行造成不利的影響 特別是太陽(yáng)能分體承壓熱水系統(tǒng) 由于采用間接換熱強(qiáng)制循環(huán)的運(yùn)行 方式 傳熱介質(zhì)容積較小 過(guò)熱問(wèn)題更為突出 2 2 太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的防過(guò)熱方案太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的防過(guò)熱方案 民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 規(guī)定太陽(yáng)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(guò)熱 防雷 抗雹 抗風(fēng) 抗震等技術(shù)措施 其中太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)防過(guò)熱措施有 1 具有防過(guò)熱功能的太陽(yáng)能承壓水箱 2 設(shè)置儲(chǔ)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(yáng)能熱利用系統(tǒng)的運(yùn)行溫度 減小過(guò)熱造成的危害 保證系統(tǒng)的安 全穩(wěn)定運(yùn)行 目前已開(kāi)發(fā)出許多不同的系統(tǒng)過(guò)熱保護(hù)裝置 常用的防過(guò)熱方法有 加裝 T P 閥的防過(guò)熱水箱 加大系統(tǒng)膨脹罐的容積 設(shè)置儲(chǔ)熱水箱和熱平衡水箱 電控遮陽(yáng) 電 控散熱器 防過(guò)熱功能太陽(yáng)能集熱器等 2 12 1 加裝加裝 T PT P 閥的防過(guò)熱水箱閥的防過(guò)熱水箱 T P 閥 Temperature PressureReliefValve 是一個(gè)安全裝置 它通過(guò)排水 降 溫 減壓來(lái)保護(hù)熱水系統(tǒng) 當(dāng)水箱內(nèi)熱水的溫度因加熱膨脹產(chǎn)生的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí) T P 閥自動(dòng)開(kāi)啟泄水 使壓力或溫度恢復(fù)到設(shè)定值以下然后自動(dòng)關(guān)閉 這種方案通常用于儲(chǔ)水 式的生活熱水水箱上 在解決系統(tǒng)過(guò)熱問(wèn)題的同時(shí)排掉了大量熱水 造成了水資源與熱量 的雙重浪費(fèi) 且 T P 閥對(duì)于斷電導(dǎo)致的集熱系統(tǒng)其他部分的過(guò)熱問(wèn)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(guò)安全泄壓閥排出 一般采用膨脹罐吸收膨脹后的介質(zhì) 當(dāng)系統(tǒng)中介質(zhì)升溫膨脹時(shí) 系統(tǒng)壓力增大 膨脹罐中 氣體被壓縮 介質(zhì)進(jìn)入膨脹罐中 當(dāng)介質(zhì)溫度降低 時(shí) 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(jìn)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(yáng)能集 熱器用于太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)時(shí)能較方便解決非采暖季節(jié)的系統(tǒng)過(guò)熱問(wèn)題 因?yàn)槠桨寮療崞鳒?度升高后不可避免地要通過(guò)傳導(dǎo) 對(duì)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(dá)到緩解高溫工況的目的 但是對(duì)于真空管型太陽(yáng)集熱器來(lái)說(shuō) 由于真空管具有 保溫性能好 熱損小等特點(diǎn) 因此太陽(yáng)能集熱器本身高溫過(guò)熱問(wèn)題依然存在 在此防過(guò)熱 措施中 由于高溫工況 系統(tǒng)對(duì)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(yáng)電控遮陽(yáng) 4 電控遮陽(yáng)技術(shù)是在設(shè)定溫度下將太陽(yáng)能集熱器遮蓋 隔絕太陽(yáng)能輻射來(lái)解 決過(guò)熱問(wèn)題的技術(shù) 電控遮陽(yáng)技術(shù)機(jī)械控制開(kāi)關(guān) 設(shè)置在機(jī)械控制開(kāi)關(guān)上的撥動(dòng)桿 電機(jī) 繞線棍 牽引繩 上檔滑動(dòng)環(huán) 固定環(huán) 下檔滑動(dòng)環(huán) 多個(gè)滑輪及卷簾等多個(gè)環(huán)節(jié) 機(jī) 械控制開(kāi)關(guān)設(shè)有啟動(dòng)檔及返回檔 此種方式僅在系統(tǒng)過(guò)熱及系統(tǒng)過(guò)熱解除的瞬間接通電源 當(dāng)太陽(yáng)能防過(guò)熱遮陽(yáng)系統(tǒng)動(dòng)作完成后系統(tǒng)自動(dòng)地 機(jī)械地切斷電源 防過(guò)熱效果好 但 其運(yùn)行采用電力控制 在斷電情況下將無(wú)法實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)以隔絕集熱系統(tǒng)吸收太陽(yáng)能 同時(shí) 對(duì)于機(jī)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(yáng)能集熱器傾角較小時(shí)卷簾更 易發(fā)生故障 此種情況下將無(wú)法保證系統(tǒng)的防過(guò)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(guò)電子儀表控制三通電動(dòng)閥和散器 風(fēng)機(jī) 冷卻器 空調(diào)室外機(jī)等 來(lái)達(dá)到防過(guò)熱目的 在達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)三通電動(dòng)閥控制散熱器開(kāi)啟進(jìn)行 強(qiáng)制散熱將集熱系統(tǒng)的溫度降下來(lái) 達(dá)到保護(hù)集熱系統(tǒng)的目的 散熱器的功率是根據(jù)集熱 系統(tǒng)過(guò)熱量和系統(tǒng)所在地室外溫度來(lái)確定的 因而其散熱效果很好 能夠確保系統(tǒng)的過(guò)熱 保護(hù) 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(wú)法解決集熱 系統(tǒng) 悶曬過(guò)熱問(wèn)題 且設(shè)備成本過(guò)高 圖 7 為采用電控散熱器防止系統(tǒng)過(guò)熱的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng) 2 72 7 配置并聯(lián)散熱管路的太陽(yáng)能承壓集熱器配置并聯(lián)散熱管路的太陽(yáng)能承壓集熱器 6 在太陽(yáng)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(dāng)溫控閥打開(kāi)時(shí) 與主管路形成回路進(jìn)行散熱 該裝置 理念是在電控散熱器基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)自動(dòng)運(yùn)行的散熱器 溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)運(yùn)行 不受斷電限制 但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷 造成防過(guò)熱效果沒(méi)有發(fā)揮出來(lái) 太陽(yáng)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(shí) 未達(dá)到溫控閥的開(kāi)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(dá)到開(kāi)啟溫度打開(kāi) 集熱器中熱流體仍無(wú) 法到達(dá)并聯(lián)管路散熱器處 造成散熱器失效 在太陽(yáng)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(dāng)集熱器內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí) 溫控閥自動(dòng)開(kāi)啟 關(guān)閉 控制系統(tǒng)開(kāi)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(wèn) 題 斜坡結(jié)構(gòu)保證運(yùn)行良好 這樣的防過(guò)熱集熱器 無(wú)論是冬夏太陽(yáng)能不平衡造成的過(guò)熱 問(wèn)題 還是斷電造成的過(guò)熱問(wèn)題都可以避免 無(wú)論是整個(gè)系統(tǒng)還是太陽(yáng)能集熱器個(gè)體都可 以得到保護(hù) 自然循環(huán)散熱 無(wú)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(guò)熱解決方案 開(kāi)發(fā)具有防過(guò)熱功能的太陽(yáng)能集熱器 通過(guò)集熱器的過(guò)熱保護(hù)來(lái)防止系統(tǒng) 過(guò)熱問(wèn)題 將對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義 第一 市場(chǎng)上需要能夠用于太陽(yáng)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(yáng)能集熱器比較適合 但是首先要解決夏季集 熱器過(guò)熱問(wèn)題 第二 對(duì)于大型低溫太陽(yáng)能集熱工程 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不平衡會(huì)導(dǎo)致集熱系統(tǒng) 局部過(guò)熱 因此需要集熱器單元具有自保護(hù)功能 第三 降低太陽(yáng)能集熱器的運(yùn)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(kuò)大太陽(yáng)能集熱器的應(yīng)用市 場(chǎng)空間 3 3 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 從根本上說(shuō) 解決太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)過(guò)熱問(wèn)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(shí)際應(yīng)用中 不能只片面的選擇一種方案 需綜合考經(jīng)濟(jì)因素和建筑物實(shí)際情況 因地制宜 探索出最適合 可靠 經(jīng)濟(jì) 方便 高 效的防過(guò)熱方法 責(zé)任編輯 郭娜娜 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 GB50364 2005 民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 2 孔德騫 金瑋濤 太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與防過(guò)熱的探討 低溫建筑技術(shù) 3