太陽能作為一種清潔安全的可再生能源，對于減少人類有害的活動(如工業(yè)污染和毀壞樹林)、增強人類可持續(xù)發(fā)展能力起著重要作用。隨著人們環(huán)境意識的提高，太陽能的應用已經(jīng)越來越廣泛，特別是太陽能熱水器已經(jīng)進入千家萬戶，而大型太陽能熱水系統(tǒng)也已在賓館、飯店、公共浴池、商品住宅等建筑中開始應用。事實上，實際應用過程中也存在不少問題，如系統(tǒng)選擇不當造成運行效率低，寒冷地區(qū)冬季系統(tǒng)發(fā)生冰凍現(xiàn)象，集熱器選型不當造成系統(tǒng)冬季無法運行，集熱器連接不當造成系統(tǒng)運行不平衡、效率降低、集熱器壽命減少等。因此，有必要就大型太陽能熱水系統(tǒng)型式的選擇、集熱器的選型及連接方式、熱水系統(tǒng)的防凍等問。
1 系統(tǒng)型式的選擇
太陽能熱水系統(tǒng)有間接式(圖1)和直接式兩種，直接式太陽能熱水系統(tǒng)又可分為自然循環(huán)(圖2)和強制循環(huán)式，而強制循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)又有連續(xù)式(圖3)和間歇式(圖4)兩種。
間接式太陽能熱水系統(tǒng)包括集熱器和用戶熱水兩個子系統(tǒng)，并通過換熱器相連。集熱器子系統(tǒng)一般采用抗凍液作為循環(huán)工質。抗凍液在太陽能集熱器中被加熱后，在泵作用下通過換熱器加熱循環(huán)水，當水溫達不到要求時則利用輔助熱源加熱至所需溫度送往用戶。該系統(tǒng)室外部分所用工質為防凍液，因此具有可靠的防凍能力，寒冷地區(qū)的設備及管路亦無凍裂之憂，但由于需換熱器加熱循環(huán)水，故初次投資較大，總的熱效率低。
自然循環(huán)式熱水系統(tǒng)的水箱位于室外，且高于集熱器。循環(huán)水在集熱器中被加熱，通過自然循環(huán)回到水箱，自來水頂出水箱中的熱水，經(jīng)輔助熱源(水溫不達要求時)送往用戶。該系統(tǒng)不用水泵(不耗電)，無須專人看護，一次投資省，但水箱需高架(受安裝環(huán)境限制)，且抗凍性能差，一般適于非冰凍地區(qū)使用，且系統(tǒng)不能過大，集熱面積通常在30m2以下。
連續(xù)式強制循環(huán)系統(tǒng)的水箱水在水泵作用下送往集熱器中加熱，而后回到水箱。冷水將水箱中的熱水頂出，經(jīng)輔助熱源(溫度達不到要求時)送往用戶。該系統(tǒng)的特點是：水箱可置于室內(nèi)，水泵連續(xù)運行，系統(tǒng)工況穩(wěn)定，初次投資較省。由于水泵運行與日照、集熱器水溫無關，常常在日照較弱的情況下運行水泵，造成無效運行，浪費電能，使系統(tǒng)運行效率降低。因此，這種系統(tǒng)通常用于加熱游泳池用水。
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