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摘要：本文主要介紹了適用于中高層住宅的陽臺式太陽能熱水系統原理及工程應用，該工程集熱元件為U 型管集熱器，水箱為立式夾套水箱，內設電輔助加熱裝置，水箱安裝在陽臺承重墻上。系統智能控制，操作簡單，使用方便。

關鍵詞：陽臺式太陽能熱水系統,中高層建筑,智能控制系統

1工程概況

項目位于包頭市昆區，根據包頭中冶·世家項目一期實際情況，本工程安裝陽臺壁掛式太陽能熱水系統，規格為100L水箱的396 套和120L 水箱的272 套，集熱器為U 型真空管集熱器。系統能源以太陽能為主，電加熱為輔，保證住宅全年全天候熱水供應, 該項目要求春夏秋三季熱水出水溫度不低于55℃，冬季熱水出水溫度不低于45℃。太陽能集熱器在南側客廳陽臺外掛安裝，承壓儲熱水箱安放于南側陽臺指定位置。

2陽臺式太陽能熱水系統工作原理

陽臺式太陽能熱水系統為集熱部分（集熱器）和儲熱部分（水箱）相分離的分體式系統。系統由四部分組成：集熱器、水箱、循環管路和控制器。集熱器掛在南側陽臺外壁或壁上吸收太陽能，水箱固定在陽臺內承重墻上，集熱器和水箱之間通過循環管路連接。

集熱器吸收太陽能輻射后轉化為熱能，將熱量傳遞給集熱器內的防凍液，防凍液溫度升高后，自然向上循環至水箱換熱結構，與水箱之間進行換熱，達到加熱目的。防凍液與水箱換熱的過程中，溫度下降，自然循環至集熱器中，形成集熱循環過程。自然循環無需外部動力，系統依靠集熱器和水箱中的介質溫度不同產生的密度差進行循環（熱虹吸循環），將儲熱水箱中的水不斷加熱。系統運行原理如圖1所示。

 

水箱里有輔助能源電加熱，當水箱溫度未達到用戶使用要求時可以通過電加熱水箱中的水。該系統電加熱可自動控制和手動控制。集熱器和水箱之間的管路充滿防凍介質，實現系統防凍。該系統承壓運行，用戶打開用水末端，即可使用熱水。

3陽臺式太陽能熱水系統設計要點

3.1集熱器型式選擇與安裝方式

依甲方要求，集熱器選用玻璃U型管太陽能集熱器，100L水箱配一塊真空管規格為Φ58×1800mm13支的集熱器，120L水箱配一塊真空管規格為Φ58×2100mm13支的集熱器。

U型管集熱器有以下特點：全玻璃真空管內不走水，降低炸管率，真空管偶爾破損不影響整機運行；采用全玻璃真空技術，全年效率均衡；金屬流道，可承壓使用；集熱器既可縱置，亦可橫置，安裝自如，能與建筑完美結合。

集熱器與墻面的安裝方式有直立式和傾斜式兩種。直立式是集熱器與墻面平行，與墻面結合緊密，外觀具有一定的裝飾效果，但熱效率低；傾斜式是集熱器與墻面有一定角度，外觀裝飾效果不如直立式，但接受太陽照射效果好。

圖2集熱器安裝效果圖

本工程集熱器傾斜式安裝，安裝角度為32°，熱效率高。集熱器安裝效果如圖2所示。

3.2儲熱水箱的選擇

儲熱水箱采用立式搪瓷內膽夾套水箱，具有以下特點：

1. 夾套式結構，360°循環換熱，增大換熱面積，熱效率高；

2. 鈦金特護內膽、耐腐蝕、耐高壓、抗疲勞；

3. 徹底實現水電隔離，雙級超溫自動斷電保護系統，真正實現雙重保護；

4. 水壓足，可多點供水，舒適性強；

5. 儲熱水箱承壓運行，能承受8kg壓力。

每戶配置一個承壓搪瓷水箱，水箱技術參數如表1所示。當雨雪天氣太陽能系統不工作時，可由輔助電加熱保證熱水供應，以保證用戶24小時熱水需求。水箱安裝效果如圖3所示。

圖3水箱安裝效果圖

3.3集熱器支架

集熱器支架采用國標40mm×40mm×4mm角鋼制作，與建筑物合理地連接成整體，確保安裝的穩定牢固和安全性能。支架整體進行噴塑處理，設計時充分考慮集熱器和水箱運行重量，安全可靠，符合國家標準《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范（GB50364-2005）》的技術要求。

3.4連接管路

集熱器與水箱的連接管路采用φ16的紫銅管，管壁1mm厚，接口采用空調接口，具有壽命長等優點。由于換熱方式采用自然循環，就要求管路避免急轉彎，保證循環暢通，同時，為防止氣阻和滯流，循環管路（包括上下集管）安裝應不小于0.01的坡度，以便于排氣。管路最高點應設通氣管或自動排氣閥。

水箱與用水點的連接采用PPR 管路，熱水供應管路系統安裝同《SGBZ-0502 室內給水管道安裝施工工藝標準》。管路保溫采用橡塑保溫，外纏鋁箔布，防水防老化，美觀實用壽命長。

3.5控制系統

系統全自動運行，保證無需人員值守系統運轉正常。本項目配置的控制器是應用單片機技術開發的太陽能專用配套儀表，控制儀表可實現功能如下：

1. 定時加熱：用戶可根據個人生活習慣（洗澡時間或熱水使用時間），設定電加熱定時開啟的時間。在設定的時間，儀表將自動檢測水箱水溫，當水箱水溫低于設定值時，電加熱將自動開啟，將水箱中的水加熱到設定溫度后自動關閉。

2. 手動加熱：用戶可根據自己的需要，隨時手動開啟或關閉電加熱。

3. 開機自檢：控制儀表在停電后，會儲存原來設置的參數，來電后開機自檢。

4. 溫度指示：可實時顯示水箱溫度。

5. 恒溫加熱：儀表可實現恒溫加熱功能，設定水箱恒溫加熱溫度，當水箱低于該溫度時，電加熱自動開啟，達到該溫度，電加熱自動關閉。

6. 漏電保護：儀表具有漏電保護功能，當檢測到漏電電流時，儀表自動斷開電加熱，同時蜂鳴器報警。

7. 管道解凍：冬天室外氣溫較低時，可按“解凍”鍵啟動電熱帶防止水管凍裂，對于通電時間用戶可通過按鍵進行設置。通電時間達到用戶設定值以后控制系統會自動關閉電熱帶，此功能不僅節約電能，而且可以有效防止電熱帶長期通電導致老化。

8. 掉電記憶：在掉電的情況下，儀表會保存用戶之前設置的所有參數，當上電時控制儀能按以前設定的模式及功能運行。

9. 過載保護：當啟動電加熱、電熱帶時，若電流超過負載額定電流或負載短路時，儀表會自動切斷供電電源，同時蜂鳴器報警提示。

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