利用不銹鋼水箱實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能供暖
2015/3/25 9:08:12??????點擊：
經(jīng)過近幾年的工程實踐，太陽能 + 低溫熱水地面輻射供暖（簡稱 “ 水地暖 ” 系統(tǒng)的集成技術(shù)己逐漸趨向幼稚，被公認為是一種節(jié)能環(huán)保的新型供暖系統(tǒng)?，F(xiàn)有的工程實踐中，有兩種這樣的系統(tǒng)可供選擇。一種是太陽能＋壁掛爐的雙熱源系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以進行供暖又能提供生活熱水；另一種是太陽能＋空氣源熱泵（或熱泵）系統(tǒng)，該系統(tǒng)可附加輔助電加熱設(shè)備，可實現(xiàn)采暖、中央空調(diào)（制冷）和生活熱水的一體化運行。
太陽能＋壁掛爐系統(tǒng)
該系統(tǒng)能滿足地板采暖和生活熱水的兩大需求。系統(tǒng)采用太陽能、燃氣壁掛鍋爐兩種熱源，通過一個 “ 流量平衡罐 ” 將兩種熱源有效并機，使整個系統(tǒng)自動化控制，達到操作簡單、舒適且節(jié)能的運行效果。這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 H1 形成一個閉式循環(huán)系統(tǒng)。太陽能循環(huán)泵P5 受溫度控制進行介質(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可能導(dǎo)致防凍介質(zhì)體積和壓力發(fā)生變化，需在管路中裝置膨脹閥、平安閥和膨脹罐。
太陽能、壁掛鍋爐的雙熱源并機原理太陽能循環(huán)系統(tǒng)對雙盤管換熱不銹鋼水箱加溫，換熱盤管H2 水泵 P3 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，與壁掛鍋爐內(nèi)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)并機的關(guān)鍵部件，能起到熱源混合與水力、流量平衡分配的作用。
地暖自控系統(tǒng)原理圖一中的地暖水泵 P1 P2 能起到循環(huán)、增壓的作用。若停止水泵運轉(zhuǎn)，可對地暖系統(tǒng)進行舒適性溫度控制。非采暖期間，關(guān)閉電動閥（圖一 AV1 可以切斷地暖系統(tǒng)。
生活熱水循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)中的雙盤管換熱水箱同時可作為生活熱水的容積式保溫水箱。熱水經(jīng)三通混水閥混合后，出水溫度可保持在 50 攝氏度。雙盤管換熱水箱、三通混水閥、龍頭管道和熱水循環(huán)泵（圖一 P4 共同構(gòu)成一個中央熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)最巧妙的設(shè)計是停止采暖（關(guān)閉 AV1 電動閥）時，壁掛鍋爐的熱水經(jīng)盤管 ( 圖二 H2 對換熱水箱加溫。因此 H2 換熱盤管具有 “ 雙向換熱 ” 作用。這樣，太陽能（日照）缺乏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 “ 即開即熱，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、生活熱水和中央空調(diào)（制冷）一體化運行，以太陽能和空氣源熱泵（或熱泵）為主要熱源，并可附加輔助電加熱設(shè)備的多熱源系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計合理、性價比極高、結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果能達到 40 ％以上，一種值得普遍推廣的典型方案。
太陽能地暖系統(tǒng)
太陽能地暖系統(tǒng)是由采暖和空調(diào)（共用）水箱、地暖水泵 P2 地暖管路、太陽能集熱板組成的供暖系統(tǒng)。當有采暖需求時，自動控制電動閥 AV3 AV4 打開（如圖二）構(gòu)成一個太陽能地暖系統(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行熱交換。空氣源熱泵作為二級采暖熱源，當太陽能（日照）缺乏時，空氣源熱泵系統(tǒng)的換熱盤管（圖二 H1 將對水箱加溫，這樣能充沛滿足水地暖對熱源的需求。
空氣源熱泵的中央空調(diào)（制冷）系統(tǒng)在夏季需要制冷時，自動關(guān)閉電動閥中的 AV3 AV4 切斷太陽能采暖系統(tǒng)；當空氣源熱泵處于制冷工況，熱交換器（圖二 H1 對水箱水溫降溫制冷。啟動空調(diào)水泵（圖二 P1 水箱、風機盤管組成一個冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，通過風機盤管與房間空氣對流進行熱交換（吸收熱量）
生活熱水循環(huán)系統(tǒng)當需要對生活熱水水箱加溫時，需打開兩個電動閥 AV1 AV2 這樣，生活熱水不銹鋼保溫水箱、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，出水溫度可保持在 50 攝氏度。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 “ 即開即熱，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)排空的處置方法。太陽能集熱板（管）換熱介質(zhì)為普通自來水，集熱板頂部位置裝置一個排氣閥，所配的水箱必需是開敞式保溫水箱。水箱必需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）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)，要求集熱管必需采用抗氧化、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的地暖管道。
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 太陽能（日照）缺乏、空氣源熱泵都不能滿足采暖與熱水需求時，啟動電加熱設(shè)備對水箱加溫。系統(tǒng)設(shè)計時，要充沛考慮根據(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)。據(jù)筆者了解，一般情況下，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)勝利設(shè)計的要點。
隨著科學(xué)技術(shù)的不時進步，隨著太陽能等新能源的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的革新，太陽能將更加集約、高效。也許用不了多久，不再需要其他補充或輔助熱。
太陽能＋壁掛爐系統(tǒng)
該系統(tǒng)能滿足地板采暖和生活熱水的兩大需求。系統(tǒng)采用太陽能、燃氣壁掛鍋爐兩種熱源，通過一個 “ 流量平衡罐 ” 將兩種熱源有效并機，使整個系統(tǒng)自動化控制，達到操作簡單、舒適且節(jié)能的運行效果。這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 H1 形成一個閉式循環(huán)系統(tǒng)。太陽能循環(huán)泵P5 受溫度控制進行介質(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可能導(dǎo)致防凍介質(zhì)體積和壓力發(fā)生變化，需在管路中裝置膨脹閥、平安閥和膨脹罐。
太陽能、壁掛鍋爐的雙熱源并機原理太陽能循環(huán)系統(tǒng)對雙盤管換熱不銹鋼水箱加溫，換熱盤管H2 水泵 P3 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，與壁掛鍋爐內(nèi)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)并機的關(guān)鍵部件，能起到熱源混合與水力、流量平衡分配的作用。
地暖自控系統(tǒng)原理圖一中的地暖水泵 P1 P2 能起到循環(huán)、增壓的作用。若停止水泵運轉(zhuǎn)，可對地暖系統(tǒng)進行舒適性溫度控制。非采暖期間，關(guān)閉電動閥（圖一 AV1 可以切斷地暖系統(tǒng)。
生活熱水循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)中的雙盤管換熱水箱同時可作為生活熱水的容積式保溫水箱。熱水經(jīng)三通混水閥混合后，出水溫度可保持在 50 攝氏度。雙盤管換熱水箱、三通混水閥、龍頭管道和熱水循環(huán)泵（圖一 P4 共同構(gòu)成一個中央熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)最巧妙的設(shè)計是停止采暖（關(guān)閉 AV1 電動閥）時，壁掛鍋爐的熱水經(jīng)盤管 ( 圖二 H2 對換熱水箱加溫。因此 H2 換熱盤管具有 “ 雙向換熱 ” 作用。這樣，太陽能（日照）缺乏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 “ 即開即熱，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、生活熱水和中央空調(diào)（制冷）一體化運行，以太陽能和空氣源熱泵（或熱泵）為主要熱源，并可附加輔助電加熱設(shè)備的多熱源系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計合理、性價比極高、結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果能達到 40 ％以上，一種值得普遍推廣的典型方案。
太陽能地暖系統(tǒng)
太陽能地暖系統(tǒng)是由采暖和空調(diào)（共用）水箱、地暖水泵 P2 地暖管路、太陽能集熱板組成的供暖系統(tǒng)。當有采暖需求時，自動控制電動閥 AV3 AV4 打開（如圖二）構(gòu)成一個太陽能地暖系統(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行熱交換。空氣源熱泵作為二級采暖熱源，當太陽能（日照）缺乏時，空氣源熱泵系統(tǒng)的換熱盤管（圖二 H1 將對水箱加溫，這樣能充沛滿足水地暖對熱源的需求。
空氣源熱泵的中央空調(diào)（制冷）系統(tǒng)在夏季需要制冷時，自動關(guān)閉電動閥中的 AV3 AV4 切斷太陽能采暖系統(tǒng)；當空氣源熱泵處于制冷工況，熱交換器（圖二 H1 對水箱水溫降溫制冷。啟動空調(diào)水泵（圖二 P1 水箱、風機盤管組成一個冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，通過風機盤管與房間空氣對流進行熱交換（吸收熱量）
生活熱水循環(huán)系統(tǒng)當需要對生活熱水水箱加溫時，需打開兩個電動閥 AV1 AV2 這樣，生活熱水不銹鋼保溫水箱、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，出水溫度可保持在 50 攝氏度。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 “ 即開即熱，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)排空的處置方法。太陽能集熱板（管）換熱介質(zhì)為普通自來水，集熱板頂部位置裝置一個排氣閥，所配的水箱必需是開敞式保溫水箱。水箱必需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）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)，要求集熱管必需采用抗氧化、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的地暖管道。
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 太陽能（日照）缺乏、空氣源熱泵都不能滿足采暖與熱水需求時，啟動電加熱設(shè)備對水箱加溫。系統(tǒng)設(shè)計時，要充沛考慮根據(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)。據(jù)筆者了解，一般情況下，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)勝利設(shè)計的要點。
隨著科學(xué)技術(shù)的不時進步，隨著太陽能等新能源的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)的革新，太陽能將更加集約、高效。也許用不了多久，不再需要其他補充或輔助熱。
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