《電子技術(shù)應(yīng)用》
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淺談太陽能在地板采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用
慧聰暖通空調(diào)制冷網(wǎng)
摘要: 當(dāng)今社會都在忙于應(yīng)對能源危機(jī)(石油、天然氣,、煤,、電等不可再生資源日近枯竭),能源價格不斷上升,,日趨嚴(yán)重影響國際經(jīng)濟(jì)形勢和人們的正常生活,,尤其是對高能耗下的新技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用形成了巨大阻力;開發(fā)利用可再生能源和太陽能(永不枯竭)成為全球關(guān)注的焦點,我國政府也在大力支持和鼓勵開發(fā)和使用新能源和可再生能源,。
Abstract:
Key words :

當(dāng)今社會都在忙于應(yīng)對能源危機(jī)(石油,、天然氣、煤,、電等不可再生資源日近枯竭),,能源價格不斷上升,日趨嚴(yán)重影響國際經(jīng)濟(jì)形勢和人們的正常生活,,尤其是對高能耗下的新技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用形成了巨大阻力;開發(fā)利用可再生能源太陽能(永不枯竭)成為全球關(guān)注的焦點,,我國政府也在大力支持和鼓勵開發(fā)和使用新能源和可再生能源。

從今年入冬進(jìn)入采暖期來看,,全國不少地方出現(xiàn)“限氣令”(如鄭州,、揚州),,這正是許多以“天然氣作為熱源”采暖的用戶心中的擔(dān)憂。太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程釋放出的能量,,輻射到地球,,人們通過光電,光熱,,光化學(xué)的方式使之轉(zhuǎn)化利用以服務(wù)人類,。其特點是取之不盡,用之不竭,,一次投入終身使用,,沒有任何污染。也就是說太陽能是綠色環(huán)保的,、廉價的能源,,如何實現(xiàn)太陽能在地板采暖中的有效利用就顯得尤于重要。本文列舉了兩種應(yīng)用太陽能的地板采暖系統(tǒng):一種是太陽能+壁掛爐的雙熱源系統(tǒng),,實現(xiàn)采暖與生活熱水功能;另一種是太陽能+空氣源熱泵(或熱泵),,可附加輔助電加熱設(shè)備的多熱源系統(tǒng),實現(xiàn)集采暖,、中央空調(diào)(制冷),、生活熱水為一體的家居舒適系統(tǒng)。

太陽能+壁掛爐系統(tǒng)

該系統(tǒng)能實現(xiàn)地板采暖,、生活熱水的兩大功能,。系統(tǒng)采用太陽能、燃?xì)獗趻戾仩t兩種熱源,,通過一個“流量平衡罐”將兩種熱源有效并機(jī),,使整個系統(tǒng)自動化控制,達(dá)到操作簡單,、舒適性節(jié)能的運行效果,。已是一種非常成熟的應(yīng)用方案,已有較多類似的工程實例,。

太陽能集熱換熱循環(huán)系統(tǒng)

承壓式太陽能集熱板,、太陽能循環(huán)泵、雙盤管換熱水箱的一組盤管形成一個閉式循環(huán)系統(tǒng),。太陽能循環(huán)泵受溫度控制進(jìn)行介質(zhì)內(nèi)循環(huán)運轉(zhuǎn),,循環(huán)介質(zhì)為專用的防凍液。由于防凍液受溫度影響而產(chǎn)生防凍介質(zhì)的體積,、壓力變化,,需在管路中安裝膨脹閥、安全閥,、膨脹罐,。

太陽能,、壁掛鍋爐的雙熱源并機(jī)原理

太陽能循環(huán)系統(tǒng)對雙盤管換熱水箱加溫,換熱盤管,、水泵形成一個循環(huán)系統(tǒng),,將太陽能的熱源水送至流量平衡罐。與壁掛鍋爐的熱水,,在流量平衡罐內(nèi)混合,。流量平衡罐是兩個熱源系統(tǒng)并機(jī)的關(guān)鍵部件,起到熱源混合與水力,、流量平衡分配的作用。

地暖水泵為地暖循環(huán)泵,,能起到循環(huán),、增壓的作用。如停止水泵運轉(zhuǎn),,也將對地暖系統(tǒng)實現(xiàn)舒適性溫度控制,。在非采暖期間,關(guān)閉電動閥可以切斷地暖系統(tǒng),。

雙盤管換熱水箱,,也為生活熱水的容積式水箱。熱水經(jīng)三通混水閥,,可恒定為50℃的出水溫度,,與龍頭管道、熱水循環(huán)泵構(gòu)成一個中央熱水系統(tǒng),。該系統(tǒng)最巧妙的設(shè)計是,,在停止采暖(關(guān)閉AV1電動閥)時,壁掛鍋爐的熱水經(jīng)盤管對換熱水箱加溫,。因此H2換熱盤管具有“雙向換熱”的作用,。這樣在太陽能(日照)不足時也能保障充足的生活熱水。圖中的熱水循環(huán)泵(P4)能實現(xiàn)熱水管道循環(huán),,自動恒定管道水溫,,使龍頭出水“即開既熱,無需放冷水”,。

太陽能+空氣源熱泵系統(tǒng)

該系統(tǒng)能實現(xiàn)地板采暖,、生活熱水、中央空調(diào)(制冷)為一體的家居舒適系統(tǒng),。

是采用太陽能+空氣源熱泵(或熱泵),,可附加輔助電加熱設(shè)備的多熱源系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化,、性價比極高,、結(jié)構(gòu)簡單,,節(jié)能效果能達(dá)到40%以上,是一種值得普遍性推廣的典型方案,。

采暖與空調(diào)(共用)水箱,、地暖水泵、地暖管路,、太陽能集熱板,,當(dāng)有采暖需求時,自動控制電動閥AV3,、AV4打開構(gòu)成一個太陽能地板采暖系統(tǒng),。水泵(P2)為地暖循環(huán)水泵,將地暖水直接打入太陽能集熱板進(jìn)行熱交換,??諝庠礋岜米鳛槎壊膳療嵩矗?dāng)太陽能(日照)不足,,空氣源熱泵系統(tǒng)的換熱盤管將對水箱加溫,,這樣能充分滿足地板采暖熱源需求。

空氣源熱泵的中央空調(diào)(制冷)系統(tǒng)

當(dāng)夏季需要制冷時,,自動關(guān)閉電動閥中的AV3,、AV4,切斷太陽能采暖系統(tǒng);當(dāng)空氣源熱泵處于制冷工況,,熱交換器對水箱水溫降溫制冷,。啟動空調(diào)水泵,水箱,、風(fēng)機(jī)盤管組成一個冷凍水循環(huán)系統(tǒng),,通過風(fēng)機(jī)盤管與房間空氣對流進(jìn)行熱交換(吸收熱量)。

生活熱水循環(huán)系統(tǒng)

當(dāng)需要對生活熱水水箱加溫,,需打開兩個電動閥(圖二AV1,、AV2),生活熱水水箱,、三通混水閥,、水龍管道、熱水循環(huán)泵(圖二P3)構(gòu)成一個中央熱水循環(huán)系統(tǒng),。熱水經(jīng)三通混水閥,,可恒定為50℃的熱水。該系統(tǒng)具有兩個獨立的水箱(生活熱水水箱,、采暖與空調(diào)水箱),,夏天空調(diào)制冷時,不影響生活熱水的使用。圖中的熱水循環(huán)泵(P3)能實現(xiàn)熱水管道循環(huán),,自動恒定管道水溫,,使龍頭出水“即開既熱,無需放冷水”,。

太陽能集熱板的防凍,、過熱方法

太陽能集熱板的防凍、過熱采用水介質(zhì)排空的處理方法,。太陽能集熱板(管)的換熱介質(zhì)為普通自來水,,集熱板頂部位置安裝一個排氣閥,所配的水箱必須是開敞式保溫水箱,。水箱必須放在比太陽能集熱板低的位置,,利用介質(zhì)水的自重實現(xiàn)排空,需要防凍或過熱排空時,,將太陽能集熱板中的水排入水箱,。

太陽能集熱板(管)的防氧化要求

太陽能集熱板(管)需采用特殊技術(shù)工藝,確保高效的熱交換性能,。由于整個系統(tǒng)屬于開式系統(tǒng),要求集熱管必須采用抗氧化,、抗腐蝕的不銹鋼管,。由于該地暖系統(tǒng)處于開式運行,建議選擇抗氧化性能較好地暖管道,。

輔助電加熱設(shè)備

本系統(tǒng)的兩個水箱,,都可配備一組輔助電加熱設(shè)備(圖二R1、R2),。在太陽能(日照)不足,,空氣源熱泵都不能滿足采暖與熱水所需要求時,將啟動電加熱設(shè)備對水箱加溫,。在系統(tǒng)設(shè)計時,,要充分考慮根據(jù)地域氣候特性、用戶的實際使用狀況,、系統(tǒng)初期投資計劃等,,盡量使輔助電加熱設(shè)備的啟動控制在最短時間內(nèi)。根據(jù)筆者了解,,一般講,,輔助電加熱在整個系統(tǒng)中的熱能比應(yīng)該少于20%,這是評判系統(tǒng)成功設(shè)計的要點,。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,,太陽能等新能源的開發(fā)和利用技術(shù)的革新,使得太陽能將更加集約、高效,。也許用不了多久,,將可能不再需要其他補(bǔ)充或輔助的熱源;就可以達(dá)到舒適性節(jié)能的,較低成本投入,、極低運行費用的家居舒適系統(tǒng),。

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