[分享]智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明

发表于2019-03-14    352人浏览    0人跟帖    总热度:319  

现在《建筑设计节能设计标准》等国家规范、地方规范都对太阳能的设置做了要求,基本多层住宅、高层住宅都需要设置太阳能热水器,本文就来介绍一下一种新型的太阳能热水系统,其组成,运行原理讲的都比较清楚,和传统的太阳能系统也有对比,大家可以看看,了解一下。

智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明_1


太阳能中央热水器由以下四大部分组成:

  太阳能集热器:吸收太阳能 ,将光能转化为热能,使冷水在集热器内被加热;

  保温水箱:储存热水,可保温3天,内胆为不锈钢,外包8厘米保温层,最外层是铝合金外壳;

  热泵辅助加热系统:用于阴雨天辅助加热;

  供热水管道:将经过增压泵加压后的热水引向各用水点,主管道有保温层,未端有回水管。

智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明_2

  晴天,当太阳能把集热器内的冷水加热至55℃时(该温度可调),冷水管上的电磁阀门自动打开,冷水被自来水压力压入集热器内,集热器内的热水被挤出,然后进入到保温水箱中储存待用,当冷水到达集热器出口处的温度探头时,探头温度底于55℃,电磁阀门就立刻关闭,冷水停留在集热器内继续被太阳能加热,2-5分钟后,水温又达到55℃时,电磁阀门再次打开,集热器内的热水又被挤到保温水箱中,按此规律,一次又一次的产生热水进入水箱,水箱内热水逐渐增加,一直增加到水箱水满为止。水箱水满后,就停止进水,如果还有太阳,为了充分利用太阳能,循环泵会自动启动,把水箱内55℃的热水抽出来,经过太阳能集热器循环加热,使水温进一步升高至60-70℃,当水温达到70℃时,就停止循环加热,限制水温不要超过70℃,以免烫伤人,又可防止结水垢(产生水垢的温度条件是水温超过80℃)。

  热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动,为最大限度地利用太阳能,减少电能的消耗,我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。在上午10:30~11:30,如果保温水箱内热水水位还不到40%的位置,则自动启动热泵加热系统,往保温水箱补充50℃的热水,如果水位达到设定值,则热泵系统停止工作。同样,在中午12:30~1:30,系统自动检测保温水箱70%的水位,在下午3:30~6:30,系统自动检测保温水箱100%的水位。从以上我们可以看出,系统在3个设定的时间段(可按需要设定多个时间段)会自动探测保温水箱的水位,如果水位不够,才启动热泵加热(表明此时太阳光照不足或是阴雨天),反之就一直用太阳能加热(晴天),而不会启动热泵,这样我们便能最大限度地优先使用太阳能。

  备用电加热系统一般情况下不会启动,在寒潮或用水量突然增大时,系统自动检测保温水箱的水温,只有当保温水箱的水温低于50℃时,才启动电加热,将水加热到50℃,从而保证热水的温度处于一个较稳定的范围内。

  晚上用热水时,热水水位逐渐下降,冷水不会进入水箱,水温是恒温的,按照设计热水是够用的,晚上就不再启动热泵加热了,当水位降至最低水位时,热泵系统自动启动,往保温水箱补充少量热水,保证一直有热水用,要用多少就加热多少,水位会一直维持在最低水位状态,这种控制方法最省电费。

智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明_3


传统太阳能热水系统介绍:

  传统的太阳能热水系统,对比单纯的电(燃油炉)加热,虽然也可以节省一部分电(油),但是使用不够方便,在某些情况下还会浪费电(油),因此是不完美的,其详细工作原理请看以下分析:

传统太阳能、电(燃油炉)辅助加热系统工作原理说明:

  传统的太阳能热水系统,是由太阳能集热器、保温水箱、电(燃油炉)辅助加热系统、供热水管道四部分组成,而且用浮球阀控制水位,水位是一直保持满箱的状态,早上是满箱的冷水。

  晴天,太阳能把集热器内的冷水加热,热水密度小,会浮起来,水箱的冷水密度大,会沉下去,形成自然循环,整箱的冷水被慢慢的循环加热,水温逐渐升高,水温从20℃、25℃、30℃、35℃、40℃慢慢上升,一般情况下,在早上、上午,水还不够热,没有热水用,要在下午以后才有热水用,这是一个缺点,这不适合早上、上午要用热水的客户。

  晚上用热水时,冷水同时会自动进入水箱底部,也就是说一边用热水一边进冷水,冷热水在同一个水箱内,冷热水交界面会相互传热混合,导致水温逐渐下降,开始用水时很热,后来越洗越冷,最后会有20%的热水变成温水,不够热,不能用,甚至浪费了热水。若当天晚上剩余半箱热水,则水箱底部就会有半箱的冷水,第二天早上变成一箱的温水,无法使用,若当天热水全部用完,还不够用,则无法再提供热水。

  下雨天时,因为没有太阳能,水箱里的水是冷的,到下午3点,电(燃油炉)辅助加热系统会自动启动,把整箱冷水加热至50℃,若当天热水用不完,就会浪费电(油);若当天热水不够用,就没有热水用了。因为用电(燃油炉)加热满箱冷水,要等待很长时间,大约2个小时,而且加热就是整箱水全部加热,用不完就浪费大量电(油)费。

  综合以上分析,传统太阳能热水系统有以下四个主要缺点:

  ①、因为利用太阳能把整箱水循环加热,升温缓慢,早上、上午水不够热,没有热水用;

  ②、用浮球阀控制水位,用热水时,水箱一边出热水,一边进冷水,冷热水相混合,水温越洗越冷;

  ③、热水不够用时,无法再提供热水;

  ④、下雨天,用电把整箱水加热,用不完时就浪费电(油)。


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