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    當今社會都在忙于應對能源危機(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,日趨嚴重影響國際經濟形勢和人們的正常生活,尤其是對高能耗下的新技術新產品的應用形成了巨大阻力;開發利用可再生能源和太陽能(永不枯竭)成為全球關注的焦點,我國政府也在大力支持和鼓勵開發和使用新能源和可再生能源。
    從今年入冬進入采暖期來看,全國不少地方出現“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憂。太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程釋放出的能量,輻射到地球,人們通過光電,光熱,光化學的方式使之轉化利用以服務人類。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保的、廉價的能源,如何實現太陽能在地板采暖中的有效利用就顯得尤于重要。本文列舉了兩種應用太陽能的地板采暖系統:一種是太陽能+壁掛爐的雙熱源系統,實現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備的多熱源系統,實現集采暖、中央空調(制冷)、生活熱水為一體的家居舒適系統。
太陽能+壁掛爐系統
    該系統能實現地板采暖、生活熱水的兩大功能。系統采用太陽能、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,使整個系統自動化控制,達到操作簡單、舒適性節能的運行效果。已是一種非常成熟的應用方案,已有較多類似的工程實例。
太陽能集熱換熱循環系統
    承壓式太陽能集熱板、太陽能循環泵、雙盤管換熱水箱的一組盤管形成一個閉式循環系統。太陽能循環泵受溫度控制進行介質內循環運轉,循環介質為專用的防凍液。由于防凍液受溫度影響而產生防凍介質的體積、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原理
    太陽能循環系統對雙盤管換熱水箱加溫,換熱盤管、水泵形成一個循環系統,將太陽能的熱源水送至流量平衡罐。與壁掛鍋爐的熱水,在流量平衡罐內混合。流量平衡罐是兩個熱源系統并機的關鍵部件,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泵,能起到循環、增壓的作用。如停止水泵運轉,也將對地暖系統實現舒適性溫度控制。在非采暖期間,關閉電動閥可以切斷地暖系統。
    雙盤管換熱水箱,也為生活熱水的容積式水箱。熱水經三通混水閥,可恒定為50℃的出水溫度,與龍頭管道、熱水循環泵構成一個中央熱水系統。該系統最巧妙的設計是,在停止采暖(關閉AV1電動閥)時,壁掛鍋爐的熱水經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。圖中的熱水循環泵(P4)能實現熱水管道循環,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
     該系統能實現地板采暖、生活熱水、中央空調(制冷)為一體的家居舒適系統。
     是采用太陽能+空氣源熱泵(或熱泵),可附加輔助電加熱設備的多熱源系統。該系統設計優化、性價比極高、結構簡單,節能效果能達到40%以上,是一種值得普遍性推廣的典型方案。
     采暖與空調(共用)水箱、地暖水泵、地暖管路、太陽能集熱板,當有采暖需求時,自動控制電動閥AV3、AV4打開構成一個太陽能地板采暖系統。水泵(P2)為地暖循環水泵,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)不足,空氣源熱泵系統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(制冷)系統
     當夏季需要制冷時,自動關閉電動閥中的AV3、AV4,切斷太陽能采暖系統;當空氣源熱泵處于制冷工況,熱交換器對水箱水溫降溫制冷。啟動空調水泵,水箱、風機盤管組成一個冷凍水循環系統,通過風機盤管與房間空氣對流進行熱交換(吸收熱量)。
生活熱水循環系統
     當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、熱水循環泵(圖二P3)構成一個中央熱水循環系統。熱水經三通混水閥,可恒定為50℃的熱水。該系統具有兩個獨立的水箱(生活熱水水箱、采暖與空調水箱),夏天空調制冷時,不影響生活熱水的使用。圖中的熱水循環泵(P3)能實現熱水管道循環,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、過熱采用水介質排空的處理方法。太陽能集熱板(管)的換熱介質為普通自來水,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,利用介質水的自重實現排空,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)需采用特殊技術工藝,確保高效的熱交換性能。由于整個系統屬于開式系統,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。
輔助電加熱設備
     本系統的兩個水箱,都可配備一組輔助電加熱設備(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,將啟動電加熱設備對水箱加溫。在系統設計時,要充分考慮根據地域氣候特性、用戶的實際使用狀況、系統初期投資計劃等,盡量使輔助電加熱設備的啟動控制在最短時間內。根據筆者了解,一般講,輔助電加熱在整個系統中的熱能比應該少于20%,這是評判系統成功設計的要點。
    隨著科學技術的不斷進步,太陽能等新能源的開發和利用技術的革新,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充或輔助的熱源;就可以達到舒適性節能的,較低成本投入、極低運行費用的家居舒適系統。
    信息整理:www.0451dj.com 
 

 

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