5.5 供热水系统

5.5.1 传统直接系统贮水水箱为开式系统，水质存在二次污染、冷热水不同源造成冷热水压力失衡，降低了热水系统的品质，也不利于节能、节水，因此要求将太阳能热能作为预热热媒使用。太阳能热水受天气、使用状况影响较大，水温超过100℃，集热系统采用闭式系统将导致过热、气堵等问题，集热系统循环增加水泵耗能、增加运行管理成本。

    传统系统循环管路复杂，管路长，热损失大，另外，当采用U型金属-玻璃真空管或金属平板型集热器时，集热管水流道直径一般只有6mm～8mm，集热水温有时高达100℃～200℃，管内壁极易形成结垢层；或因为水中掺杂气体形成气堵，堵塞原本就很小的管路断面，循环水流动时，将有相当部分的集热管没有流量或流量很少，也就是这些集热管集取的热量没有或极小传出。再加上每组集热器的阻力的不平衡，即便集热循环管采用同程布置，其循环效果仍然差。

    太阳能集热系统的能耗包括运行动力能耗和集热循环系统散热损失引起的能耗。传统系统的动力能耗，包括集热循环泵集热运行时的能耗、防冻倒循环时的能耗和空气散热器的能耗。据一些工程初步估算，在系统正常运行的工况下，集热时循环泵的运行能耗约占太阳能有效供热量的2％～10％，(直接供水系统约2％～5％，间接换热供水系统约5％～10％)，寒冷地区需做防冻倒循环时，循环泵能耗约增加5％，即循环泵的总能耗约占太阳能有效供热量的2％～15％。然而对于闭式承压系统，运行中产生气堵是难以避免的，因此循环泵实际运行能耗将比上述比例大，如果集热系统再采用空气散热器作为防过热措施，则系统运行能耗更大。另外，集热循环系统包括集热水箱(罐)与集热循环管路的散热损失约占整个有效集热量的15％～30％，当采用小区多栋楼共用太阳能集热系统时，由于集热循环管路长，其热损失占的比例更大。因此，实际运行的传统系统扣除上述能耗后利用太阳能加热冷水的有效得热系统效率按集热器总面积计算约15％～30％。

    由于传统系统采用循环泵承压运行，系统管网内温度、压力常剧烈升高，温度最高可超过200℃。因此所有集热系统用到的关断阀、温控阀、安全阀、放气阀等均需要耐受超高温要求，而这正是国内太阳能市场的薄弱环节之一，国内缺乏专业制造太阳能配套阀件的企业，相关配套产品不能满足严酷室外冷热环境的要求，类似国外进口产品质量可靠、但价格较高。

    另外，传统太阳能集热系统需要复杂的控制系统，以北京奥运项目为例，集中太阳能集热系统主要控制功能包括：水箱定时上水功能、自动或定时启动辅助加热功能、集热器温差强制循环功能、集热器定温出水功能、防冻循环功能、生活热水管路循环功能、电伴热带防冻功能，防过热散热器启停功能等等。上述功能的实现核心控制元素为温度控制，温度采集的精确性对系统健康运行、提高效率至关重要；温度探测部分(一般为温包)设置部位、构造形式、测温精度对太阳能系统的效率具有显著影响；目前温度计的精度一般为±(1℃～3℃)，温差循环的设计温差为2℃～8℃，工程实测表明，在工程安装中温包的位置和安装质量对温度精度影响显著，综上原因，目前集中太阳能集热系统自动控制功能远不能满足正常运行的要求，故障频发，不得不依赖人工手动操作，造成维护管理成本较高，系统难以正常运行。

    传统系统日常运行中需要妥善的维护管理，除集热器的清扫与维护外，还包括复杂的集热循环系统、防爆管、防过热系统、防冻系统及其相应的自动控制器件的维护管理，工作繁琐、成本昂贵，稍有疏忽，将严重影响系统的运行效果。

5.5.2 由于太阳能水温较高，更容易结垢，因此对水质提出更高的要求。

5.5.3 住宅、公寓宜分户设置温控选择旁通混水多功能阀，根据太阳能热水的出口温度，自动调节太阳能热水和冷水的比例，达到自动低温补偿，恒温出水的效果，满足太阳能热水的方便性、舒适性和安全性；居住建筑集中设置恒温混水阀的系统应增设温度控制关断阀。

5.5.4 由于太阳能水温较高，工程实践表明采用塑料或塑料复合管路存在较大的工程隐患，因此当输送热水温度超过60℃，不得采用塑料或塑料复合管路，宜采用不锈钢或紫铜管。且生活用水与人体零距离接触，水质直接影响到身体健康，采用高质量金属管路有利于保证生活品质。

5.5.5 设置太阳能热水系统目的是节能，综合成本较高，管路热损失占整个系统热损失超过20％，因此管路保温必须高效、可靠才符合节能设计要求。保温层外侧应设有防潮层和外保护层。

    外保护层的材料应当化学性能稳定，耐候性好，强度高，使用寿命长，安装方便，外表整齐美观。使用镀锌钢板时，镀锌钢板其材质应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T 2518的规定；使用不锈钢板时，材质应符合现行国家标准《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T 3280的规定；使用铝板时，材质应符合现行国家标准《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T 3880的规定。