太阳能热水系统原理 于云 10.16.pptx

太阳能热水系统原理简介

2023.10

授课人：于云

生产技术部

目录

1.太阳能热水系统简介

2.开式系统

3.闭式系统

4.太阳能热水系统运行说明

5.存在问题

第一部分太阳能热水系统简介

简介

车辆段太阳能热水系统供应部位为公寓、浴室及厨房。公寓及厨房热水系统全日供应热水，浴室热水系统采用定时供水，均采用同程式机械循环供水管网。

热源为太阳能热水系统辅以电加热。公寓一楼设太阳能热水机房，公寓热水优先使用太阳能热水供应，阴雨天由电辅助加热保证公寓用水。热水补水水源由生活给水系统提供。

公寓供水温度60℃，最高日热水用水量为22.4m³/d，最大小时用水量为3.9m³/h。

厨房供水温度60℃，最高日热水用水量为9.1m³/d，最大小时用水量为1.14m³/h。

浴室供水温度40℃，最高日热水用水量为24m³/d，最大小时用水量为10.5m³/h。

常用太阳能热水系统主要有闭式系统和开式系统，车辆段采用闭式太阳能热水系统。

第二部分开式系统

开式系统

开式系统

集热板循环介质为水

集热水箱

太阳能循环泵

系统原理：太阳能集热板与集热水箱之间为直接循环，太阳能循环介质为水，太阳能侧管道系统为开式系统。系统过热时，采用泄压阀排气。

系统优缺点：系统简单，无超压爆管风险。太阳能循环介质为水，冬季管道有冻裂风险，集热管内部存在结垢问题，集热板寿命较短。

第三部分闭式系统

闭式系统

集热板循环介质为防冻液

闭式系统

集热水箱

散热器

板式换热器

换热循环泵

集热循环泵

膨胀罐、补液口

系统原理：太阳能集热板与集热水箱之间为间接循环，通过板式换热器进行热交换，太阳能循环介质为防冻液，太阳能侧管道系统为承压闭式系统。系统过热时，采用散热器散热，同时通过膨胀罐调节系统压力。

系统优缺点：太阳能循环介质为防冻液，冬季不需要考虑防冻，无结垢问题。但承压式系统在温度过高、压力无法调节时，会喷出防冻液进行泄压。

第四部分太阳能热水系统运行说明

运行说明

1.太阳能热水系统采用真空承压式集热管进行集热，灌注热媒为防冻液，集热管布置于公寓楼楼顶，共计160组。

集热管

2.集热系统设置有膨胀罐，用来调节和稳定集热系统压力。

膨胀罐

运行说明

3.集热管收集热量通过板式换热器进行热交换（将防冻液吸收热量交换给冷水），对集热水箱中冷水进行加热。

板式换热器

板式换热器原理图

板式换热器原理视频

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运行说明

板式换热器作用原理

板式换热器的各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。

运行说明

4.集热水箱（10T）中冷水加热到设定温度后，通过热循环泵将热水补充到公寓楼水箱（10T）和浴室水箱（10T）中。

5.太阳能热水系统设有过热保护功能，在集热循环系统中安装有2台散热器，当集热器内防冻液温度高于设定温度（90℃）时，散热器开始工作，同时通过膨胀罐调节管道内部压力。

干式冷却器，通过风冷给集热系统散热

第五部分存在问题

存在问题

夏季高温天，集热管吸收热量较高。目前浴室未开放，热水使用主要集中于公寓和食堂，且由于气温较高，热水用水量较少，尤其公寓热水用水主要集中于夜间，日间热水用水量少。

由于日间热水量使用较少，太阳能热水系统无法及时补充冷水带走集热系统吸收的热量，导致集热系统内防冻液高温，当防冻液温度超过90℃时，散热器启动开始进行散热。

在集热系统持续高温情况下（吸收热量＞散热热量+换热热量），将导致散热器无法及时降低集热管内防冻液温度（现用防冻液沸点106℃）。集热系统为闭式承压系统，在防冻液持续沸腾情况下，当膨胀罐压力调节达到最大值后（设计压力1.6MPa），为保证集热系统安全，集热系统泄压阀会打开，排出集热管内部分防冻液，降低集热系统管道内部压力。

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