太阳能热水系统按照运行原理可分为承压式(顶水式)太阳能热水系统和非承压(落水式)太阳能热水系统。承压式太阳能热水系统因其成本、销售价格、技术稳定性等多方面因素,市场占有率很低,而非承压太阳能热水系统则具有技术成熟度高、结构简单、成本低廉而得到市场的广泛认可,成为目前太阳能热水系统的主流产品。
1 非承压太阳能热水系统存在的缺陷非承压太阳能热水系统主要是依靠全玻璃真空集热管吸收太阳能,并转化为热能,通过传导、对流或相变换热等方式将热量传到非承储热水箱内,加热非承储热水箱内的冷水。非承压水箱中的蒸汽或膨胀的热水通过非承储热水箱上的排气管或溢流管排出,维持水箱内部和外部的压力平衡。当非承压太阳能热水系统向用水点供水时,则需要依靠非承储热水箱与用水点之间的落差形成的重力,向用水点供水。
由于非承压太阳能热水系统自身运行原理的特征,导致该类型系统在使用中存在多种缺陷。图1为非承压太阳能热水系统运行原理。
1.1出水不稳、用水舒适性差系统热水的提供依赖于非承储热水箱与用水点之间的落差形成的重力,所采用的阀门、管路等绝大部分零部件主要是针对电热水器或燃气热水器等承压运行热水系统设计的。因此,当落差较小、热水温度较高、冷热水压差较大时,或选用的阀门、管件等零部件不合适时,非承压太阳能热水系统则出现混水困难、出水冷热不均、出水流量小,出水力小等问题,无法向用水点提供温度、力、流量合适的热水。
1.2反复补气,造成水质污染系统在向用水点提供热水时,储热水箱内用掉的热水容积需要通过布气管补入空气来补充,防止非承储热水箱吸瘪。由于非承储热水箱反复的补气、排气,导致外部空气不断地进入水箱,造成水质和水箱壁的污染,导致用水品质的下降,尤其是在空气污染比较严重的时间或地区,其特征更为明显。
2 问题的解决随着热水器技术的不断发展,上述问题也通过不同的技术手段得到一定程度的解决,并在实际中得到应用。
2.1出水增压技术管路增压技术,即在非承压太阳能热水系统热水出水管路设置一个热水增压泵。当系统向用水点供水时,通过流量开关或力开关控制热水增压泵的开启,实现系统向用水点的增压。目前该项技术有普通自动增压模式和变频自动增压模式。但无论哪一种模式,都需要在系统中增加电力驱动的热水增压泵,这不但使系统成本和售价的大幅度增加,也使本来节能的非承压太阳能热水系统出现耗能的现象。增加了系统的复杂程度,系统的可靠性大幅度下降。同时,热水增压泵的使用,也造成了环境的噪声污染。
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