[光熱技術] 多種太陽能熱水系統運行方式原理、優(yōu)缺點

　　一、自然循環(huán)系統
　　自然循環(huán)系統是最原始的太陽能熱水工程系統運行方式，在太陽能技術開發(fā)初期應用極為廣泛，目前在大型熱水工程中已經擯棄。
　　運行原理：在太陽光照條件下，真空管吸熱加熱管內的熱水，集熱器內的水溫被進步，與儲熱水箱內的水溫相比，水溫差距較大。因此集熱器內的水的比重減小變輕，開始慢慢上升到高位的儲熱水箱中，而儲熱水箱內的水由于溫度低，因此比重增大變重，水自然流回處于較低位的集熱器內。如此不斷的循環(huán)，使儲熱水箱內的水溫逐漸進步，但這是一個緩慢的過程。水箱內的水位通常采用機械浮球控制。
　　系統優(yōu)點：運行方式簡單，投資小，設備可維護用度少，適合普通單機太陽能熱水器。
　　系統缺點：儲熱水箱必須要高于集熱器，而且高度差要大，通常1--2m。儲熱水箱內的水升溫比較緩慢，而且對管道和坡度都有嚴格的要求，不宜做成較大（30m2以內）的熱水工程系統。
　　二、定溫放水系統
　　運行原理：這種方式應用較為廣泛，大、小型熱水系統均適用。在太陽光照條件下，在太陽能集熱器的出水末端增加一個溫度探頭（水箱內的水位可以采用機械浮球控制也可以采用控制器控制水位探頭）。當集熱器內的水溫達到設定值時，控制器發(fā)出信號，控制打開電磁閥，冷水把已經達到設定溫度的熱水頂進儲熱水箱并儲存起來；當集熱器內水溫低于設定值時，控制器開始動作使電磁閥自動封閉。如此不斷循環(huán)使儲熱水箱內的高溫水不斷增多，當儲熱水箱內的水位達到最大水位時，系統封閉，不再進水。
　　系統優(yōu)點：系統運行相對自然循環(huán)系統產熱水速度大大進步，系統運行由控制器控制，智能化進步，系統相對比較穩(wěn)定，這種適用于大型熱水工程。
　　系統缺點：對儲熱水箱保溫性能要求高，當儲熱水箱內的水溫降低而水箱又處于滿水位時，無法使集熱器內的高溫水繼續(xù)進進水箱，造成浪費。系統增加控制器及溫度探頭，設備維護用度進步。
　　三、溫差循環(huán)系統
　　運行原理：這種運行方式在大型熱水工程中基本都采用。在太陽光照條件下，在在太陽能集熱器的出水末端和水箱內均增加一個溫度探頭，采用控制器控制，通過設定溫差控控制功能，當集熱器內的水溫與儲熱水箱中的水溫之差達到設定值時，控制器開始動作，控制啟動熱水循環(huán)泵，把集熱器中的高溫水和儲熱水箱中的低溫水交換循環(huán)；當集熱器中的水溫與儲熱水箱中的水溫之差低于設定值時，控制器開始動作，停止熱水循環(huán)泵工作；如此不斷循環(huán)，從而使整個儲熱水箱中的水溫升高。
　　系統優(yōu)點：系統運行相對定溫放水系統產熱水速度又大大進步，通過采用循環(huán)泵，換熱頻率進步，可以始終保持儲熱水箱內的水溫相對較高，當水箱為滿水位時，當集熱器的水溫較高時仍然可以循環(huán)換熱，大大進步集熱器的利用率。
　　系統缺點；增加了熱水循環(huán)泵，系統投資用度相對較高，產生一定的運行用度。系統維護用度也相應的進步。
　　四、定溫放水+溫差循環(huán)系統
　　原理：采用定溫放水，使進進水箱內的水始終是某以較溫度值，當水箱內的水溫降低時，采用了溫差循環(huán)控制系統，使水箱內的水和集熱器內的水交換，從而始終保持水箱內的水溫為較高溫度時，同時可以采用輔助熱源這樣就能保證全天候產熱水。
　　系統優(yōu)點：系統可以完全智能化，而且運行用度比單獨溫差循環(huán)系統大大降低，最大限度的進步集熱器的利用率，假如采用輔助熱源即可保證任意時刻的熱水供給，不受天氣限制。
　　系統缺點：系統對控制器功能要求高，系統投資用度較高，設備維護用度相對較高。
　　上述幾種運行方式也是比較典型的太陽能熱水系統運行方式，尤其是最后一種復合系統是目前應用最廣泛的。下面再介紹幾種在上述方式基礎上新增加的系統運行方式。
　　五、定溫分區(qū)供水
　　運行原理：這種方式是在定溫放水+溫差循環(huán)系統的基礎之上產生的。這種系統運行方式中通常是在不采用輔助熱源的情況下使用。采用自來水先進進儲熱水箱，通過儲熱水箱內的水溫水位探頭將水箱分為若干往高度區(qū)域，首次使用自來水上水至一小高度區(qū)域，通過定溫放水+溫差循環(huán)系統的方式使這一小區(qū)域水溫較快提升，然后溫度達到設定值，控制器打開電磁閥，使水箱內的水再上升至一小高度區(qū)域，然后再提升，再進水，如此不斷循環(huán)，使水溫保持在固定范圍內的情況不斷進步水箱內的水位。我們稱這種方式為定溫分區(qū)供水。
　　系統優(yōu)點：進步集熱器利用率，水溫提升速度大大進步，始終保持儲熱水箱內的水溫在一固定范圍，節(jié)省能源利用。
　　系統缺點：需要通過具體數據計算來設定分區(qū)的大小。例如：設定水溫55℃，最低水溫45℃，也就是首先計算集熱器內滿水時的體積V，然后計算V從水溫由55℃降到45℃所開釋的熱量Q，再計算Q可以提升多大體積（V1）從15℃的冷水到55℃。然后通過水箱的總體積和V1來確定分區(qū)的大小及數目。
　　六、副水箱上水定溫放水系統
　　運行原理：在定溫放水的基礎上的創(chuàng)新，可以用于典型系統的二、四方式中?；驹硗胤潘恢拢皇窃谏纤姆绞缴嫌兴淖?，即采用副水箱上水，自來水先進副水箱，然后水再從副水箱進至集熱器，下面的方式就同定溫放水一致了。
　　系統優(yōu)點：這種方式也是在實際的運行中總結出來的，可以克服自來水壓力不穩(wěn)定的題目，避免了壓力過大，損壞水箱的的題目。
　　系統缺點：系統投資本錢增加，副水箱體積大小要經過公道的計算。
　　七、定溫管道循環(huán)系統
　　運行原理：在使用熱水的供熱水末端增加一溫度探頭，自動檢測供水末端管路水溫，當水溫低于設定溫度時，控制器動作，控制啟動管道熱水循環(huán)泵，把管路中的水與儲熱水箱中的水交換，從而使管路中的水溫不低于一設定值，用戶一打開水龍頭就是熱水。
　　系統優(yōu)點：滿足現代人24小時全天候熱水需求，可以有效的防止管道凍壞之憂。
　　系統缺點：增加初始投資用度，系統運行用度進步，控制功能相應增加。
　　以上探討的幾種類型是在典型運行方式的基礎上發(fā)展起來的，隨著人們生活水平的進步，對熱水工程要求也不斷進步，因此太陽能熱水工程運行方式也隨之特殊化。不同的地域條件下，采取的方式不同，這就要求我們工程設計職員也要不斷進步自己能力，不斷創(chuàng)新！走理論與實際結合的道路，在實際設計中不斷進步！