| 強(qiáng)制循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)及應(yīng)用 |
| Forced Circulation Solar Water Heating System |
在太陽能熱水應(yīng)用中常用的基本系統(tǒng)有自然循環(huán)系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)等，本節(jié)介紹強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)。 |
| 強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的工作原理 |
強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)的基本構(gòu)成與原理見下圖，在儲水箱下部到集熱器入水口的回水管上裝有循環(huán)水泵與止回閥。集熱器在陽光照射下內(nèi)部的水溫升高，當(dāng)控制器檢測到集熱器出口水溫比水箱底部水溫高出循環(huán)設(shè)定值（8至10度）時(shí)，就啟動(dòng)循環(huán)水泵把集熱器中的熱水泵入水箱，當(dāng)兩者溫度差小于停止設(shè)定值（3至4度）時(shí)，就停止水泵運(yùn)行，由于水的循環(huán)是靠水泵推動(dòng)形成的故稱之為強(qiáng)制循環(huán)熱水系統(tǒng)。較大的太陽能熱水系統(tǒng)由于集熱器較多、水箱大、管路長，需用強(qiáng)制循環(huán)方能滿足循環(huán)的要求。 |
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止回閥是只允許水單向流動(dòng)的裝置，由于強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中大多數(shù)水箱位置低于集熱器，夜間集熱器溫度低于水箱時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向循環(huán)，水箱內(nèi)的熱水會(huì)上升到集熱器散失熱量，有了止回閥可防止反向循環(huán)避免熱量損失。 |
| 承壓式強(qiáng)制循環(huán)直接熱水系統(tǒng) |
下圖是一套實(shí)際應(yīng)用的強(qiáng)制循環(huán)熱水系統(tǒng)組成與工作原理圖，圖中標(biāo)出了用水部分，例如淋浴的花灑、洗手盆，還有水箱水溫檢測與輔助加熱系統(tǒng)。這也是套承壓式熱水系統(tǒng)，就是水箱與自來水直接連通，水箱要能承受自來水的壓力。自來水從水箱下部輸入、熱水從水箱上部輸出，用戶可轉(zhuǎn)動(dòng)用水龍頭調(diào)節(jié)出水溫度。 |
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圖中有兩個(gè)集熱器串聯(lián)組成集熱器組，控制器檢測集熱器出口水溫與水箱內(nèi)水溫之間的差別來控制循環(huán)水泵的起停。控制器還要檢測水箱溫度，當(dāng)陽光不足水溫不夠時(shí)要起動(dòng)電加熱器提高水溫；冬天控制器還要檢測室內(nèi)溫度起停暖氣回水泵。 由于集熱器加熱的工質(zhì)就是水箱里供使用的水，故該系統(tǒng)是直接加熱的系統(tǒng)也稱為直接系統(tǒng)。在水箱頂部有安全閥，防止特殊情況下水箱內(nèi)壓力過高。 |
| 強(qiáng)制循環(huán)間接熱水系統(tǒng) |
下圖是一套實(shí)際應(yīng)用的強(qiáng)制循環(huán)間接熱水系統(tǒng)組成與工作原理圖，所謂間接系統(tǒng)即集熱器里的循環(huán)水與水箱水是隔離的，是通過熱交換器把集熱器中水的熱量傳遞給水箱中的水，這樣通過集熱器的水質(zhì)可保證純凈。由于集熱器內(nèi)的水循環(huán)是單獨(dú)的回路，流至用戶的水是另一個(gè)回路，故也稱為雙回路或雙循環(huán)系統(tǒng)。 熱交換器有多種結(jié)構(gòu)，圖中所示的螺旋圈銅管是最簡單的形式，管內(nèi)流動(dòng)的是集熱器加熱的水，管外是水箱中的水。由于集熱器中的水是封閉的，水的體積會(huì)熱脹冷縮，需加一個(gè)膨脹罐來緩沖水的體積變化。 |
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在系統(tǒng)較大時(shí)，大的水箱較難承受自來水的壓力，不能做成承壓式系統(tǒng)，該圖是非承壓系統(tǒng)，水箱是常壓水箱，內(nèi)有水位檢測以控制水位。用浮球直接控制閥門開啟與關(guān)閉控制水位是機(jī)械方法，本圖是控制器通過水箱的水位傳感器檢測水位來控制給水電動(dòng)閥，使水箱水位保持在設(shè)定位置。非承壓系統(tǒng)的水箱安裝位置要高于所有用水的出口位置，才能保證水箱的水能流到用水處，否則就要安裝熱水泵來保證用水壓力。 |
| 直接太陽能熱水與采暖組合系統(tǒng) |
以上兩圖的用水都包括了熱水與采暖兩部分，也稱之為太陽能熱水和采暖組合系統(tǒng)。該系統(tǒng)只有一個(gè)水箱由集熱器直接供熱，既提供生活用水又提供采暖用水，是一種直接太陽能熱水與采暖組合系統(tǒng)，組成簡單，適合單戶使用。 下面是這種系統(tǒng)在單棟住戶（或別墅）的布置示意圖，太陽能集熱器組由四個(gè)真空管集熱器組成，安裝在房頂上，儲水箱安裝在三樓上層閣樓間（圖中為顯示儲水箱位置在墻面剖孔），旁邊還安裝有水泵、膨脹罐等設(shè)備，控制器在二樓大廳。 儲水箱安裝在三樓上面可以縮短與集熱器的距離，減少熱量散失、減少循環(huán)阻力，對于非承壓水箱還可提供給水壓力。 系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水供給衛(wèi)生間與廚房等地方使用，系統(tǒng)還向客廳、臥室、書房等房間的暖氣片供熱。 |
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