阳台式太阳能热水器比较1.doc

阳台壁挂式太阳能热水器
中高层建筑节能的最佳解决方案

北京**太阳能有限公司
2013年7月10日
概述：
随着国家节能减排政策的贯彻实施，太阳能热水技术发展日益成熟，产业化发展迅速，成本不断下降，再加上节能环保的优点，使其越来越受欢迎，这在一定程度上缓解了居民日益增长的生活舒适性需求与常规能源紧缺之间的矛盾。
城市住宅中，安装太阳热水器不仅要满足建筑美观的要求，还应保证使用功能完善。针对城市建筑的中高层应用，分体承压阳台式家用太阳能热水器是一种适用于热水供应规模大，且对热水质量和建筑外观要求严格的太阳能热水装置。
阳台壁挂式太阳能热水器，也称为分散式太阳能系统，对此北京市文件中有明确说明：

一、工作原理及结构组成
分体承压阳台壁挂式家用太阳能热水器将太阳能集热器安装在阳台外侧，把贮热水箱安装在阳台内侧或者室内，可将电加热装置安装在水箱内，这样就可以把太阳能热水器和电热水器有机地结合起来，既满足了高层楼房的安装需求，又能保证全天候有热水供应。

　　对于此种太阳能热水器，其结构部件主要由6部分组成，分别为：
1、 太阳能集热器：其主要完成太阳能由光能到热能的接收和转换。应用在阳台壁挂上的太阳能集热器形式主要有平板型、U型真空管型和热管真空管型三种。
① 平板型太阳能集热器在欧美地区得到广泛使用，我国由于全玻璃真空管的大规模发展，所以平板集热器在我国的占有比例较低。但它具有热效率高、承压性好、不存在过热隐患等优点，是一种非常理想的与建筑结合的太阳能集热器。
② U型真空管型太阳集热器是在全玻璃真空管中插入弯成U型的金属管，在U型管和玻璃真空管之间有与两者紧密接触的金属翅片，作为二者之间的传热体。这种真空集热管有两种形式，一种是选择性吸收涂层在玻璃管上，真空集热管吸热后通过翅片把热量传递给U型管中的介质，另一种是选择性吸收涂层在U型管的金属翅片上，U型管直接吸热传给介质。
③ 热管真空管型太阳能集热器的热管元件安装在全玻璃真空管内，热管上有紧密接触的金属翅片，直接由翅片吸热，然后传递给热管中的流体介质，继而加热联集管中的水。热管真空管型太阳集热器是一种非常有前途的集热器，也非常适合与建筑进行结合设计。
　　2、贮热水箱：用于贮存由集热器转换而来的热量，供用户使用。水箱密闭承压，带温度表、压力安全阀，配备电辅助加热器。
　　目前市场上贮热水箱结构按换热方式的不同，主要分为三种：
　　1)双层内胆结构。在原热水器内胆外增加一个封闭夹层空间，该空间用于贮存换热介质，通过介质把太阳能集热器吸收的热能传递到内胆里的水中，从而把内胆里的水加热。
　　该结构的优点是换热速度快，换热介质在双层内胆的夹层里，能够把太阳能集热器吸收的热量快速地传递给内胆里的水。缺点是：焊缝较多，易出现焊接缺陷，同时由于夹层的间隙较小(一般在10mm左右)，夹层内壁上无法进行防腐处理，夹层结构抗腐蚀性较差，影响使用寿命。
　　2)内置盘管结构。该结构是在原热水器内胆里增加换热盘管。换热介质在盘管内流动，通过盘管把热量传递给内胆里的水。此种换热结构的水箱在市场上占有率较高。
　　该结构的优点是盘管用铜管弯曲成形，防腐性能可靠，使用寿命长。缺点是：铜管的价格较贵，成本较高;由于盘管与内胆里的水接触面积一般会小于双层内胆结构的换热接触面积，因此换热速度比双层结构的换热方式慢。
　　3)内置小内胆结构。该结构是在原热水器内胆内再增加一个小内胆，用于换热。
　　该结构的优点是采用这种结构可对大内胆和小内胆都做搪瓷防腐处理，解决双层内胆夹层内不能做防腐处理的缺点，延长了使用寿命，同时又比铜盘管结构节约成本。缺点是：一般是在小内胆和大内胆焊接成形后，再进行搪瓷，但这很难保证大内胆内壁和小内胆外壁上的搪瓷层厚度均匀;而如果先搪瓷小内胆，再把搪瓷后的小内胆焊接在大内胆上，最后搪瓷大内胆内壁，但是这个工艺不仅会造成小内胆二次搪烧，而且小内胆与大内胆焊接处的搪瓷质量也难以保证。
　　3、控制器：控制器是整个系统的大脑，通过各个位置传感器的电信号来控制整个系统的运行，目前有两种形式，一种是直接安装在水箱上的控制器，另一种为了用户的使用方便，安装在便于操作的卫生间或其他客户要求的位置。
　　控制方式有多种，可通过温差控制、最高温控制、定时加热控制等方式来调节水箱水温。
　　4、泵站。泵站内设置循环泵、流量指示调节器、单向阀、泄压阀和压力表等。（属于强制循环，一般的产品可以不用配置）
　　循环泵一般采用屏蔽式热水循环泵。流量指示调节器指示系统循环时的流量值，并根据流量的大小调节循环泵的转速。单向阀能在泵停止运转后防止倒流。泄压阀能保证系统的安全，当系统内的压力超过所能承受的最大值时开阀泄压。压力表显示系统中的压力值。
　　泵站和控制器可以组合成一体化的太阳能工作站。
　　5、膨胀罐：整个系统是闭式液体循环系统，运行压力一般设在0.6～0.8MPa.介质被加热时会出现体积和压力的膨胀，为了平衡容量和压力，系统中需要使用膨胀罐。膨胀罐是一个由隔膜将气体(一般是氮气)与系统分成两部分的密闭式容器，它可以吸收和容纳因受热而体积膨胀的液体，平衡系统的容积和压力。系统冷却时，预充氮气的压力将隔膜推到底部;系统升温时，压力增大，系统液体压力高于预充氮气的压力，加热膨胀的介质流入膨胀罐。
　　6、连接管路。集热器与贮热水箱，还有其他部件之间的连接一般采用铜管或者PP-R管，外面包裹保温材料减小热损。
　　二、工作特点
　　①分体承压阳台壁挂式家用太阳能热水器大大拓宽了太阳能热水器的使用范围，使得高层建筑非顶层的用户也可以安装使用太阳能热水器。并且易与建筑景观融为一体，改变了太阳能热水器摆放无序的状况。
　　②采用全封闭结构，贮热水箱在室内，热损失小。
　　三、建议与对策
　　①由于目前太阳能热水器与建筑结合还存在很多问题，比如说设计、安装、施工的规范化程度不够，管路布置不规范。所以在设计太阳能与建筑结合时，应根据不同的集热器类型，技术要求，使用目的以及不同地理纬度和气候特点，还有建筑造型，建筑功能，平面布局等进行综合考虑。同时太阳能热水器产品应做到标准化、系统化、配套化，从而推动太阳能热水器在建筑上的运用。
　　②由于间接式强制循环分体承压的阳台壁挂式太阳能热水器比普通太阳能热水器多了很多部件，并且功能复杂。所以应尽量优化此种太阳能热水器的操作及控制方式，朝人工智能方向发展，这样才能实现人与科技的和谐统一。
　　③国家制定与建筑物结合的太阳能热水器及系统的相关技术标准规范，并加强太阳能热水器生产行业的管理，以此来促进此行业的良性发展。
　　四、结论
　　太阳能作为可再生能源，在建筑节能领域中发挥着越来越重要的作用。充分利用太阳能热水装置，可节约大量能源，并保护环境。

附件1：平板太阳能集热器在阳台壁挂式应用的优点
阳台壁挂太阳能集热器是最适用于承压系统和二次循环系统的太阳能集热器，同时在与建筑结合方面，具有易与建筑立面结合、便于安装运行和维护、寿命长，满足建筑安全、可靠、美观新要求等优势。
1、 高效平板集热（器）系统 优势显著——20项优势
优点1---- 承压运行：高效平板式集热器及系统的工质在金属流道（铜管）内流动，从而可以承压运行，耐腐蚀，不泄漏 。
优点2----实现分体式安装：高效平板式集热器可以与储热水箱分离，从结构上满足了太阳能与建筑一体化的要求。
优点3----与建筑一体化：高效平板型太阳能集热器可以作成建筑构件，实现太阳能与建筑有机结合，可以彻底解决太阳能安装的美观问题。
优点4----安装灵活方便：由于采用分体系统，各部件能够独立安装，施工时可以预留或预埋；太阳能热水系统的安装与建筑同步进行，屋面防水和保温问题容易妥善解决；
储热水箱隐蔽在地下室、阁楼或楼梯间，不占室内空间，避免屋顶承重，对建筑没有伤害，系统各部件的安全性、可靠性符合建筑的相关要求。
优点5----美观且不伤坏建筑：高效平板式太阳能热水系统只有很轻的集热器部分装于屋顶，重的储热水箱则放在阁楼、楼梯间、地下室或卫生间，屋顶不承重，所以建筑负载很小，（安装）不会破坏防水，还有利于屋顶保温，也很美观。
优点6----安全可靠：高效平板式集热器安全可靠，玻璃经钢化处理，强度高不易破碎，万一破碎也不伤人。（可承受静载1000公斤16小时未变形，耐1000克钢球0.6米自由落体冲击）
优点7----无需除垢：高效平板式热水系统集热器部分无水垢产生，可长期保持高效集热，无须除垢，减少维护。
优点8----自我保护功能：高效平板式太阳能热水系统具有过热保护功能，确保系统安全正常运行。如果系统水温过高，则集热器对外散热加快，温度难以继续上升，从而抑制系统压力增长，使系统得到保护并且减少或防止工质的挥发。
优点9-----实现减免维护：高效平板式集热器基本无易损件，可靠性强，玻璃不与水接触，不会产生温度应力而破损，抗冰雹击打，耐冷热冲击。可以做到免维护。
优点10-----使用寿命超长：高效平板式集热器使用寿命超长，设计寿命超过25年，使用寿命可达30年。
优点11-----集热效率高、得热量大：高效平板式集热器集热效率高（瞬态效率截距76％），得热量最大。
优点12----可产生干净热水：高效平板式太阳能集热器采用高纯度铜管，耐腐蚀，不易产生铜锈，采用双循环封闭系统，无污染，水质好，所产生的干净热水可达一类水标准，能饮用。
优点13----抗冻防冻：高效平板式集热系统采用间接加热方式，可用防冻液等工质，因此具有抗冻防冻功能，在高寒地区冬季也可使用。
优点14-----融雪化雪：高效平板式集热器通过逆循环，能够非常方便地实现融雪化雪功能，因此可以保证下雪地区冬天使用。
优点15-----用途广：高效平板式集热器用途广，可用于生产热水，也可以生产热风和供暖。
优点16-----性价比优：1、与真空管承压式系统相比，同面积集热器，平板价格是真空管的1/2，平板寿命是真空管的3倍。
2、与同档次的进口集热器相比， 平板是其1/2。
优点17----安装方便：本身是完整的产品，全铝合金边框，易搬运和安装。
优点18----- 使用舒适：高效平板式太阳能热水系统采用顶水出水式，立式水箱可装于阳台或卫生间，管内冷水少，一开就有热水，使用既方便、舒适又节约水源。
优点19-----水温稳定：高效平板式太阳能热水系统由于采用顶水出水法，热水和自来水网相串通，无论自来水压力如何波动，热水压力与冷水压力始终保持一致，混合阀调好水温后水温度相对稳定。
优点20-----欧洲标准：欧盟标准，EN12975、 EN12976
国际标准，ISO9806系列
国内标准，GB/ T19141
附件2：相对应说明：

· 无有型水箱设计，不占用室内空间。-水箱搬到阳台上，对于阳台称重是很大的问题，建筑需要单独考虑。
· 直热焓技术，直接晒水，热效率高，保证冬天正常使用。：水在集热器内循环加热，夏季易出现过热问题。
· 可以建筑一体化设计，使热水器成为阳台栏杆或阳台栏板或太阳能墙体。：成为阳台栏杆或栏板目前还没有规范可依据，安全性得不到保障，根本不可行。
· 系统不易结垢，使用寿命长。：直接加热生活热水，是很容易结构的，平板式系统是二次集热，一次侧使用的是防冻液所以才不会出现水垢。
· 系统不易冷、热水混合，产热水多，提高使用效率。:国家对承压式家用热水器是有着严格的标准，太阳能厂家直接用集热器代替水箱，目前仅是个别厂家的行为。
· 太阳能热水器和墙面平行，垂直安装或嵌入安装，安全可靠。：垂直或嵌入安装都会牺牲集热效率。
· 系统可模块化设计，满足各种建筑的需要。：集热器外壁是玻璃真空材质，易于出现破裂情况，所以采用采用垂直安装，在和建筑结合时的模块中单只集热管出现破裂在冬季就可能造成整个集热器冻裂。目前此种集热器是个别厂家的推广行为。

附件三：案例图片