太阳能热水工程的设计与安装

关于太阳能热水工程的各种优势、特点，在很多文章中多有介绍，在此就不重复阐述了。根据我们设计太阳能热水工程的一些体会，做一些介绍。设计工作开展之前，注意做好全面分析、合理设计、选用适宜的太阳能热水系统方案，才能达到用户满意的使用要求。在设计方案中，根据用户单位不同条件和需求要灵活分析、确定，不能采用一、二个固定模式设计、安装。

一、设计之前了解的问题：
   1、用户单位的建筑条件：

建筑物集热面积的大小、形状、建筑物高度以及允许放置水箱的位置（楼顶、地面、地下室等）大多不一样而不相同。
   2、用户单位要求情况：
   日均用水总量；用户是每日定时一次使用还是随时使用；要求用水温度；用水使用位置；实际用途：洗浴用水、浴池加温、鱼池加温、环境（种植或养殖大棚）加温。
   3、用户单位辅助能源的条件：
   确定采用（电加热器，电锅炉，燃油、燃气锅炉，水源、地源或空气源热泵机组等）一种方案或二种以上的组合方案。
   4、地理位置及条件：
   根据用户的地理纬度和冬季最低环境温度、四季日照条件、朝阳的方向是否有遮挡，分析安装条件。
   5、用户单位的水压与电压：
   了解用户单位的水压与电压以及供应情况。

二、常见的几种设计方案

1、家用太阳能热水器的串并联方案。在用户要求不是很高的情况下较为常见，适宜在用户条件比较简单的环境使用。安装数量太多则载荷过重，对于建筑物会有不利影响。设计中注意上下水主管路的直径与串并联数量关系，避免补水量与用水量产生矛盾。
   2、自然循环设计方案。
   在小吨位用水量中也很普遍，不适于大吨位用水量方式。这种方式比较简单，有一定的要求，水箱与太阳能集热器的高度问题，水箱的支架要计算载荷问题和防风问题，符合《钢结构设计规范》，无论是采用什么方式的太阳能集热器，其串并联的数量要求合理，应符合《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》。
   3、定温放水设计方案。
    通过集热器与水箱之间的温差，控制进凉水方式将达到设定温度的热水顶入水箱，水箱的热水注满后通过温差循环继续增温，这也是很多太阳能公司目前使用的方案。这种方式在日照条件好时一般没有问题，在日照条件较差时，应注意在这种方案中及时补水，使水箱内应具有一定的水量，防止电加热器干烧。当水箱的水温低于设定温度时，要求辅助能源设备及时启动，保证用户的正常使用。另外，在设计中根据用户的使用要求不同，分别设定采用每日定时加热方式与定温随时加热方式。在北方要有低温防冻保护功能。
   4、温差循环设计方案。
    通过控制器的设定，使水箱一次注满水，达到最高水位，采用太阳能集热器与水箱内的温差，控制循环泵工作，不断提升水箱中的水温，这是一种很实用的温差循环方案。设计中根据热水使用的用途不同而设定出水温度。每日定时上水，当达到最低水位时，随时自动补水，保证水箱中一定的水量。根据用户条件，辅助能源设备可以采用一种或二种以上的方案。设计中根据用户的需求不同，可以设定是每日定时加热方式还是定温随时加热方式。在北方要求低温防冻保护功能。

三、控制器功能及系统设计：

1、水箱温度显示：
   可以随时观察水箱中的水温，这是用户使用中需要经常了解的太阳能系统工作的重要数据。
   2、集热器温度显示：
   可以随时观察集热器中的水温，这是系统调试时需要了解太阳能系统工作的重要因素之一。
   3、水位状态的显示：
   采用五级水位显示，水位状态一目了然。这也是用户使用中需要经常了解的重要数据。
   4、定时加热时间：
   定每天的加热时间，控制器在设定时间根据水温判断是否需要自动启动加热功能。
   5、设定加热温度：
   设定的范围适用于不同用户的需求，洗浴温度一般在30℃－75℃范围为宜，其它用途根据需求设定，最高可以设定99℃。
   6、设定加热方式：
   采用定时加热或恒温加热。定时加热是在设定的时间，每日一次加热到设定温度；恒温加热是在水温低于设定温度一定值时随时上水并加热，达到设定温度时则停止加热。
   7、设定上水时间：
   设定每天的上水时间，控制器在设定时间使水位自动启动上水至最高水位止，采用电磁阀还是水泵可根据需要确定。
   8、低水位自动补水：
   当水位下降到最低水位时，控制器应该无条件自动补满水，保证水箱中有充足的用水。
   9、水箱温度控制：
   水箱中的出水温度根据用途来设定，洗浴温度、大棚采暖温度、物料烘干温度等各种不同需求，设定的温度各不相同。
   10、系统防冻问题：
    除了注意保温材料的厚度问题，可以采用管路排空法；也可以采用全系统循环法或同时采用电伴热带保护法，当系统温度达到低温范围时，可以采用上述的各种方法进行系统防冻保护。
   11、远程监控：

有一些用户需要在控制室以外的位置需要了解太阳能系统是否正常工作，当控制器工作出现故障会及时发现。
   12、使用热水的恒温循环：

具有使用热水的循环功能，可以使热水循环管路始终保持与储热水箱温度接近或相同，用户在任意水龙头打开时即出热水，使用户的热水使用具有方便性。
   13、增加采暖功能：
    根据设定温度满足南方地区主要取暖以及北方地区部分取暖要求，还可以为生产活动（蔬菜、花卉大棚）中的部分起到增温工作和烘干室的部分工作，节省常规能源。
   14、电气控制柜：
    控制柜内电路的总控制器及各分路控制器，注意使用功率匹配的熔断器、断路器、漏电保护器、继电器及交流接触器等，当发生供电设备短路或漏电现象，总控制器和各路分控制器及时切断电路，查明故障原因后方可恢复。温度控制器与电气控制之间应正确安装，必须接好保护地。
   15、安装形式：
    根据环境条件，可采用多种角度安装方式，采用强制循环方式可以从0度到90度任意安装运行。
 16、储能保温水箱：
    适宜采用SMC玻璃钢组装式保温水箱或不锈钢组合式水箱。这二种水箱的主要特点：干净卫生、永不生锈、符合卫生标准、重量轻、结构合理、现场组装场地要求较低。水箱设计寿命均在30年以上。水箱外部采用高性能材料保温及防护处理。
   17、防风处理：
    太阳能系统的角钢支架采用螺栓紧固或焊接方式连接在一起，集热器的支架采用角钢和屋面女儿墙连接或与其它可以固定的位置连接，应符合《钢结构设计规范》，可达到防风效果。
   18、防雷措施：
   太阳能集热系统主体为金属结构，将钢结构与楼房原避雷系统连接，就可以有效地防止雷击。
   19、支架防锈：
    系统支架采用防锈漆及优质面漆双层保护方法，防止锈迹的生成，注意日常维护保养。
   20、水处理装置：
      根据水质情况为用户装备各种类型的水处理装置（如：硅丽晶、电子除垢器等），减少或防止太阳能系统运行过程中产生结垢现象。