潘雷

山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

1 前言

隨著政府對(duì)太陽(yáng)能的熱利用推廣力度日益加大，全國(guó)各地相繼制定了相關(guān)的強(qiáng)制政策。因此，開發(fā)商在樓盤的開發(fā)過(guò)程中也將安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為重點(diǎn)來(lái)考慮，如何在高層住宅中合理有效利用太陽(yáng)能是廠家及工程設(shè)計(jì)人員需要考慮的問(wèn)題。對(duì)于高層住宅，目前采用的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)[1～2]有：陽(yáng)臺(tái)壁掛式分體太陽(yáng)能系統(tǒng)、集中集熱集中供熱系統(tǒng)、集中集熱-分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)。由于高層住宅對(duì)外立面要求較高，陽(yáng)臺(tái)壁掛式分體太陽(yáng)能系統(tǒng)的使用有一定的局限性；集中集熱集中供熱系統(tǒng)對(duì)后期物業(yè)要求較為苛刻，且對(duì)于高層住宅（12層以上）底層用戶熱水管路存在超壓的可能。因此，集中集熱-分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)是目前高層住宅中比較常用的太陽(yáng)能熱水形式，本文結(jié)合日照某高層住宅，對(duì)此種太陽(yáng)能系統(tǒng)的特點(diǎn)及使用要求進(jìn)行了分析。

2 集中集熱-分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)特點(diǎn)及管路設(shè)計(jì)

2.1 集中集熱-分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)特點(diǎn)

集中集熱-分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是將集熱器在建筑屋面集中放置，每戶配置一套獨(dú)立的貯熱水箱，貯熱水箱內(nèi)置換熱裝置和電輔助加熱裝置，系統(tǒng)循環(huán)裝置、控制裝置、定壓設(shè)備集中放置在設(shè)備間或樓頂。太陽(yáng)能集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能貯存在熱媒水中，系統(tǒng)循環(huán)裝置將熱媒水輸送至每戶貯熱水箱，通過(guò)貯熱水箱中的換熱裝置將熱能傳遞給每戶貯熱水箱中的生活熱水，換熱之后的低溫?zé)崦剿骰丶療崞骼^續(xù)加熱，通過(guò)往復(fù)間斷循環(huán)將每戶貯熱水箱中的生活熱水加熱供用戶使用。當(dāng)太陽(yáng)光照不足或貯熱水箱中的水未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，用戶可以使用貯熱水箱內(nèi)置的電輔助加熱裝置加熱貯熱水箱中的生活熱水，滿足用戶24小時(shí)使用的需求。

2.2 目前常用的幾種集中集熱-分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)形式

1）集熱回路為開式循環(huán)，主管路分為供水管、回水管兩路，非同程連接，主管路進(jìn)入住戶時(shí)采用三通閥連接，如圖1所示。

圖1 開式循環(huán)集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

2）集熱回路為閉式回路，主管路分為供水管、回水管、同程水管三路，同程連接，主管路進(jìn)入住戶時(shí)采用三通閥連接，如圖2所示。

圖2 閉式循環(huán)集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

3）集熱回路為開式回路，主管路分為供水管、回水管、同程水管三路，同程連接，主管路進(jìn)入住戶時(shí)采用兩通閥連接，如圖3所示。

圖3 開式回路(三路)集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

4）集熱回路為開式回路，主管路分為供水管、回水管兩路，非同程連接，主管路進(jìn)入住戶時(shí)采用兩通閥連接，如圖4所示。

圖4 開式回路(兩路)集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

2.3 集中集熱-分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)的分析

在上述幾種常用的管路設(shè)計(jì)方案中，不同的部分主要為以下幾個(gè)方面：

1）集熱回路是開式或者閉式。閉式一般為單泵，開式為雙泵，即閉式系統(tǒng)中，集熱循環(huán)和供熱循環(huán)合二為一成大循環(huán)，而開式的雙泵循環(huán)系統(tǒng)中，集熱回路和供熱回路相互獨(dú)立，同時(shí)開式系統(tǒng)中設(shè)置電加熱管用來(lái)作為極端天氣下的防凍措施，閉式系統(tǒng)在通過(guò)充注防凍介質(zhì)作為循環(huán)熱媒，散熱通過(guò)散熱器或過(guò)熱時(shí)釋放熱水的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱。

2）供熱循環(huán)回路采用雙管路或者三管路系統(tǒng)。三管路設(shè)置是為了使熱媒達(dá)到各戶的路程一致，即同程管路，可使各戶獲得的熱量均等。而雙管路只能優(yōu)先供給樓上或樓下的離熱源最近的住戶，因此會(huì)造成各戶的用熱水量不一致。

3）采用兩通電磁閥或者三通電磁閥。隨著對(duì)集中集熱—分戶貯熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的深入研究，在該系統(tǒng)的應(yīng)用中會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題，即電輔助加熱的水可能釋放到整個(gè)管網(wǎng)中為其他熱用戶作貢獻(xiàn)。因此，安裝一個(gè)電磁閥是非常必要的，安裝電磁閥后，控制器把主回路干管中的熱媒溫度跟用戶換熱水箱內(nèi)的溫度進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)干管中的熱媒溫度高于室內(nèi)水溫≥10℃時(shí)，電磁閥開啟，允許熱媒進(jìn)入室內(nèi)換熱水箱中進(jìn)行換熱，將熱量?jī)?chǔ)存于室內(nèi)水箱；反之，電磁閥關(guān)閉，避免室內(nèi)熱量散失到大回路中去。但如果采用兩通電磁閥，在實(shí)際使用工程中可能會(huì)出現(xiàn)大回路堵塞的問(wèn)題，會(huì)造成供熱回路的斷路。所以在單戶熱媒入口處安裝三通換向閥是一個(gè)比較合理的選擇。

通過(guò)上述分析，在本工程中設(shè)計(jì)了更加優(yōu)化的方案，即采用帶三通閥的開式同程循環(huán)系統(tǒng)，如圖5所示。此種方案可以解決熱量分配不均的問(wèn)題，又可以防止循環(huán)管路凍結(jié)或過(guò)熱，避免系統(tǒng)斷路、循環(huán)水泵悶轉(zhuǎn)等問(wèn)題。

圖5 采用帶三通閥的開式同程循環(huán)系統(tǒng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

3 太陽(yáng)能熱媒循環(huán)管在公共空間內(nèi)的設(shè)置

據(jù)《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[3、4]的要求，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)管線不得穿越其他用戶的室內(nèi)空間，應(yīng)放置在公共空間內(nèi)。因此，本工程在設(shè)計(jì)時(shí)將管道井尺寸適當(dāng)加大，管井內(nèi)除其他給水、供暖管線外，增加太陽(yáng)能熱媒供、回水管及同程管三根管線，各戶的熱媒循環(huán)支管從管道井內(nèi)走墊層入戶。設(shè)于管道井內(nèi)的熱水循環(huán)管，不占用戶內(nèi)空間，又便于維護(hù)檢修。

4 工程運(yùn)行狀況及存在的問(wèn)題

本工程太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)已運(yùn)行兩年，從使用效果及用戶反饋的意見(jiàn)看，達(dá)到了預(yù)期的效果。在運(yùn)行中也存在一些亟待解決的問(wèn)題，如個(gè)別用戶熱水換熱水箱內(nèi)的換熱管有結(jié)垢現(xiàn)象，影響換熱效果。經(jīng)與太陽(yáng)能熱水器廠家溝通，這一現(xiàn)象比較普遍，很多廠家已著手解決這一問(wèn)題，并研發(fā)出避免結(jié)垢的換熱水箱，如搪瓷內(nèi)膽熱水箱等產(chǎn)品。因此，開發(fā)商及用戶在選用熱水器時(shí)應(yīng)選用具有防止結(jié)垢的產(chǎn)品。

5 結(jié)論

1）集中集熱-分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能是高層住宅中常用的熱水系統(tǒng)，集成化程度高，集熱器利用效率高，對(duì)建筑外立面沒(méi)有影響，且安裝成本較低。

2）太陽(yáng)能熱水管路采用帶三通閥的開式同程系統(tǒng)，可解決熱量分配不均的問(wèn)題，是一種更加優(yōu)化的太陽(yáng)能熱水循環(huán)換熱系統(tǒng)。

3）為使集中集熱-分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)更加高效節(jié)能運(yùn)行，熱用戶換熱水箱應(yīng)采用具有防止結(jié)垢的產(chǎn)品。

[1]萬(wàn)水.高層住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)類型選用探討[J].給水排水,2009,(12):65-69

[2]孫潤(rùn).太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用[J].江蘇建筑,2008,(5):27-28

[3]民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(GB50364-2005)[S].北京:中國(guó)建筑出版社,2005

[4]何梓年.太陽(yáng)能利用與建筑結(jié)合技術(shù)講座(二)-太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)[J].可再生能源,2005,(2):70-73