【探討】太陽能熱水集中供應工程設計要點分析

（一 ）集熱系統的設計

1、系統規模設計

集熱系統的規模不宜過大，集熱器 陣列的總出水口同儲熱水箱間的距離應控制在300米範圍內。在小區規模較大時，可以鄰近幾幢或單幢為一個小系統，且通 過增設站室便可做到節能的效果 。

2、選擇加熱系統

加熱系統分為直接加熱和間接加熱兩種方式，且兩者各有利弊 ，直接加熱可做到較高的加熱效率，而間接加熱則能夠有效防止水垢的產生，使集熱器使用壽命得到延長。實際應用中，對於間接加熱系統的應用更為適宜，且實際應用中，集熱器需進行承壓處理，需增設循環泵和換熱設備 。

3、選擇儲熱設備

儲熱設備的選擇是以間接加熱系統的確定為前提的，儲熱設備包括儲熱水箱和儲熱水罐兩種。對於較大熱水供應量的工程，選擇儲熱水箱更為適宜，其原因在於這一儲熱方式的出水量每天可達上百立方米，而儲熱水罐的應用則適合熱水供應量較小的工程，在施工現場就可完成拼裝，投資小、占地小。

（二 ）輔熱設備的設計

1、計算輔熱設備負荷

依據相關規範要求，對於太陽能集中供應熱水工程輔熱設備負荷的設計，應當不考慮太陽能效用，而將日常所需熱量作為輔助設備作為依據。

2、選擇輔助熱源和輔熱設備

選擇輔助熱源時，宜選熱力管網、燃氣 、燃油、熱泵 、電等。對於小型太陽能 集中熱水供應系統宜選擇電作為輔助能源。在儲熱水罐 （箱 ）中直接放入電熱元件即可做到，但這一輔助熱源的應用需要增加相應的防垢措施，否則其自身所形成的水垢會導致難以有效散熱，燒壞元件。而對於規模較大的太陽能熱水系統則宜選用電熱鍋爐作為輔助能源，而達到耐用安全的目的。在選擇輔助設備時，可依據常規熱源方式進行選擇，且在設備型號與台數的確定上，應同太陽能自身不穩定特點相結合，選擇兩台或多台匹配設備，即無太陽能時，設備同時運行，有太陽能時，一台運行，從而達到節能高效的目的。太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組的應用比較普遍，其原理是在機組的蒸發器上增加了一輔助換熱器 。熱泵在低溫環境下制熱運行時，高於環境溫度的太陽能熱水流經該輔助換熱器，與將進入蒸發器的室外空氣進行熱量交換提高其溫度，從而使制冷劑在相對較 高的環境里蒸發吸熱，提高了蒸發溫度，改善了太陽能供熱系統的工作狀況。

3、布置集熱和輔熱設備

在儲熱水罐中，應將電熱元件置於適當位置，當無太陽能時，亦可依靠電熱及熱水儲量來基本滿足熱水需求。當太陽能熱水系統較大，且集熱與輔熱都採用水箱時，亦相互獨立，並進行串聯的布置，前者為集熱水箱，起到預熱作用，後者為供熱或輔熱水箱，這樣當太陽能不充足時，亦可起到對冷水進行預熱處理，而當無太陽能的情況下，只需通過輔助熱源來加熱輔熱水箱內的水，便可正常供熱，且不會對集熱水箱的集熱產生影響。

（三 ）系統工程安全設計

1、防過熱、防爆安全設計

太陽能集中供應熱水工程設計中，防高溫、防爆安全措施是十分重要的設計內容。通常情況下，包括如下幾方面設計內容：第一，集熱系統 的管道上應設放氣器 、安全閥、膨脹管。且未降低集中介質損耗 ，可適當提升系統內部的壓力；第二，設置空氣散熱器 ，即當集熱器中水溫過高時，利用空氣散熱器來散 出熱量，從而 防止過熱現象 ；第三，採用遮 陽設備。集熱系統所採用的閥件、管件、管材等應為耐高溫材質 ，且極熱管上所連接 的設備 、閥件及密封材料也應為耐高溫材質。

2、防凍安全設計

對於北方寒冷地區和存在凍結可能地區，在系統工程設計過程當中，應就防凍問題進行考慮。防凍措施主要包括倒循環、添加防凍劑、排回、排空等，且這 些方法各具利弊，其應用過程中應始終圍繞 「因地制宜」的原則進行。其中，倒循環這種方法較為簡單，也比較常用，但存在耗電的缺點，可通過集熱管道保溫 、降低集熱系統阻力損失、確定合理的傳感器溫度來緩解這一問題。