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技术支持

太阳能热水工程的防冻防垢措施

目前在我国的各种家用太阳能热水器、大型太阳能热水工程中,普遍使用的防冻防垢技术方案主要是以下几类:
 强制循环法。即在太阳能集热器与保温水箱之间安装循环泵,当气温低于1℃时循环泵启动,强制推动水在集热器与保温水箱之间不断循环流动,不让水平静下来形成结冰。其缺点是:
 一是白白消耗了能源。只要气温低,循环泵就处于工作状态,消耗了不必要消耗的电能。
 二是不稳定性。在气温低的情况下,循环泵一旦出现故障,集热器及管道将被冻裂毁坏。
 三是不能持久。如果出现长时间的低气温,必须给系统再次加热,实行控温循环,否则,集热器及管道一样会被冻毁。
 四是缩短了设备的使用寿命。任何设备都是有使用寿命的,整个设备为了防冻自我消耗的时间,都是应该用于工作的时间。就我国的情况而言,一年大约有1/6左右的时间处于低温,这1/6的时间都要强制循环防冻,按太阳能设备设计寿命15年计算,太阳能设备使用寿命将缩短2.5年。
 双循环法。即在集热管中加入液体导热工质(此种工质具有防冻特性),集热管与流道形成封闭系统,流道通过水箱,在水箱中和低温水进行热交换。其缺点是:
 一是卫生问题。导热工质对水质是否有影响,是否影响人的健康,尚不能确定。到目前,还没有政府有关职能部门或有关专家对此作出权威的鉴定。
 二是结垢问题。导热工质结垢后就不能工作,需要更换。一般工作三年,导热工质就基本被水垢裹死。
 三是依赖性问题。导热工质依赖保温水箱中的水有一定余温。如果低温时间延长,导热工质防冻效果将大大降低,并最终失去作用。
 介入加热。即在管道和集热器内安装“电伴热带”或其它电热丝,温度低于1℃时,“电伴热带”或电热丝通电,给管道和集热器微量加热,保证管道和集热器的温度高于1℃。其缺点是:
 一是不安全。无论是“电伴热带”或电热丝,都是带电物体,让带电物体长期处在高温环境下工作,无论是“电伴热带”或电热丝,它们的绝缘性能会急剧下降(科学界早有定论),“电伴热带”或电热丝一旦失去绝缘性,就可能引发触电事故和火灾。事实上已有太阳能热水器使用“电伴热带”或电热丝引起火灾的案例(中国太阳能网有这样的报道)。
 二是白白消耗了电能。只要气温低,“电伴热带”或电热丝就要工作,就要消耗电能。
 简单排空。即天冷时将热水器的出水口打开,将集热器和管道内的水全部放空。其缺点是:
 一是大量浪费珍贵的水资源。简单地从集热器和管道中将水放掉,浪费了大量水资源,尤其是大型太阳能热水工程,集热器和管道内所装的水是以吨计算的,其浪费更是惊人。
 二是不确定性和实施的困难性。集热器和管道都是高度密封的,否则,在工作的情况下会漏水,甚至无法工作。在这种情况下,要将集热器和管道里面的水放出来是非常困难的,就是设置排空阀也不能确保能将水放干净。
 强制排空。即在正常的工作系统之外再设置一个强制排空系统,配置专用的排空机泵、管道和控制系统,在低温时把集热器和管道内的水抽到保温水箱里。其缺点是:
  一是增加了投资。在热水器正常的工作系统之外,再设置一个强制排空系统,配置专用的机泵、闸阀、管道、探测和控制装置,无疑会大大增加投资成本。
  二是增加了控制的难度。设置了强制排空系统之后,必然要设置相应的控制系统,强制排空的控制系统要么单独设立,要么并入工作总控制系统。如果单独设立则与总控制系统很难协调动作;如果并入工作总控制系统,则增加了控制的难度。弄不好就会形成工作总控制系统指挥上水、循环等动作,而强制排空系统又指挥排空。不仅不能起到排空防冻的作用,还会浪费水和电,甚至损坏系统。
 提供一种克服上述太阳能热水工程的不足,通过智能控制装置的协调作用,有太阳时自动切换到金属流道集热器工作模式,运用太阳能对金属流道集热器加热,当金属流道集热器达到设定温度时,水从金属流道集热器的金属流道中过热后进入保温水箱;当低于设定温度时,水则不通过金属流道而返回到防冻水箱,确保金属流道集热器及管道内无水停留,从而实现太阳能热水工程的防垢防冻目的。阴雨天时自动切换到阴天工作模式,阴天系统造热水,既节能又环保的太阳能阴晴互补微能耗防冻防垢热水工程装置。