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分析新型微熱管平闆防凍性能
2016-7-7

  1太陽能熱水系統常用防凍方法

  1.1管路排空防凍

  管路排空防凍是當集熱器管路可能會有凍結發生時,通過控制裝置将太陽能集熱系統中的水排空。但目前應用的集熱器大都無法做到全排空,以平闆太陽能集熱器为例,其結構为集排管形式(如圖1所示),排管管徑較小(一般为8mm左右),集管管徑較大(一般为22mm左右),集熱器内管道粗細變化多,不可能形成真正的同平面,所以無法做到全排空,系統内存水是必然的。

  且銅管管壁很薄(一般在0.4mm-0.6mm之間),當室外溫度低于0℃時,一但存水結冰,管子很容易凍裂,造成整塊集熱器損壞,進而影響整個熱水系統的運行。有些玻璃真空管系統也采用全力排空,即是犧牲集熱性能的無奈之舉。因为玻璃管是通過水的對流集熱的,必須有一定傾斜度才有效。为了能排空水,玻璃管要麼橫置,要麼反向斜置,这都會大大降低其集熱效率。

  1.2股票配资二次換熱防凍

  太陽能熱水系統防凍的主流是股票配资二次換熱、防凍法。該方法是将循環管路内的介質替換为股票配资,與儲熱保溫水箱進行二次換熱。由于股票配资通常帶有腐蝕性,因此系統采用的熱交換器一般需用雙層結構以免污染生活熱水或防止生活熱水進入股票配资對股票配资的供能産生影響,并且股票配资需根據生産商要求定期更換。因此,系統的成本及維護费用大大增加。另外,二次換熱系統将導致系統熱效率降低。而白天集熱系統啟动時股票配资預熱同樣需要消耗太陽能,進一步降低了系統的集熱效率。

  1.3管路循環防凍

  管路循環防凍是在管道内水溫低于一定數值時,自动開啟循環泵,将太陽能保溫水箱内水溫較高的熱水換入管道内,以保障管道内的水溫不低于冰點。

  該方法用于防凍的額外電能損耗較大,经濟性較低的地區。在寒冷地區,出現控制故障或斷電情況下,防凍系統自动癱瘓,整個太陽能管道将面臨凍裂的巨大風險。

  1.4伴熱帶防凍

  電伴熱采用電加熱的形式保持管道溫度,主要用于玻璃管系統的防凍。但該方法耗電,因而很不经濟,且存在安全隐患,電接頭老化易引起火災。

  綜上所述,針對目前太陽能熱水系統冬季結凍問題,盡管已有多種解決方法,但都存在缺點,不能從根本上解決。

  2基于微熱管陣列新型平闆太陽能集熱系統防凍方法及其分析

  微熱管陣列平闆太陽能集熱器系統,因微熱管陣列可耐-100℃以下低溫,闆芯有好的抗凍能力。同時,獨特的幹式接觸式換熱水管(唯一一根承壓主管)既能抗凍(滿水狀态可抗-15℃低溫),更容易做到全排空防凍,無需使用股票配资,将其應用于太陽能熱水系統中,可克服目前廣泛應用的太陽能集熱器系統中相應的抗凍能力差、效率低、維護成本高等缺點和問題。

  圖2为基于微熱管技術的新型平闆太陽能集熱器系統某日的熱性能測試結果,該系統由2m2集熱器與160L保溫水箱組成。由圖a可知,水箱内水溫持續升高,15:30時达到最大值50.5℃。即使在太陽輻射強度與環境溫度較低(08:00-09:00)的情況下,水溫仍升高較快,說明微熱管陣列在較低溫度下仍能啟动,集熱器運行良好。

  由圖b可知,熱水系統的有效得熱量與逐時效率均有先增大再減小的趨勢,在12:00左右,有效得熱量达到最大值2.2MJ,而在10:30左右,逐時效率达到最大值74.9%。经計算,測試熱水系統的日有效得熱量为11.3MJ/m2,優于國家标準要求值61.4%。當日日平均效率为66.1%。

  可見,基于微熱管陣列的平闆太陽能熱水器系統性能優異。目前,該系統已在内蒙古、青海、新疆、黑龍江等極端寒冷地域、海南等高溫氣候地域以及全國各地得到了廣泛的應用(最长已有緣年以上)。在北京工业大学的长時間連續實验跟蹤檢測(2008年3月開始至今)及實際應用結果表明,集熱器性能穩定可靠。

  3結論

  本文在分析現有太陽能熱水系統優缺點的基礎上,介紹了基于微熱管陣列的太陽能集熱器的熱水系統與性能,實踐表明:基于微熱管陣列技術的平闆太陽能熱水系統具有抗凍性能好、承壓能力強、無炸裂、質輕、易與建築相結合等特點。具有國際領先的抗凍性能,該系統可克服目前太陽能熱水系統抗凍能力差、效率低、維護成本高等問題,是真正具有免維護或很少維護的太陽能集熱系統。


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