浅谈大型太阳能热水工程的运行与管理

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1、浅谈大型太阳能热水工程的运行与管理 陈诚 江苏省产品质量监督检验中心所 电话：0 2 5 8 6 6 1 0 7 3 7 传真：0 2 5 - 8 6 5 5 6 0 7 6 一、我国太阳能热水工程发展现状和特点 能源是人类社会发展的基础，而太阳能作为大自然的一种可再生能源正越来越受到人们 的关注。作为太阳能热利用领域中技术发展最成熟，经济上也已具竞争力的绿色能源产品一 一太阳能热水系统正越来越得到广泛的利用。 随着太阳能热水器( 系统) 的不断发展，超大采光面积、大吨位储水箱的大型太阳能热 水工程有着越来越多地使用，更多的企业参与进来从事该产品的研发、生产和制造，产品种 类和功能呈现出百花齐

2、放的局面。纵观这类大型太阳能热水工程，其发展主要呈现如下两大 趋势： ( 一) 、太阳能热水工程在住宅建筑中的应用 推动这种应用的关键是实现太阳能与建 筑一体化。因此业界都力图将太阳能热水器与住宅建筑紧密结合，寻求外形美观，布局合理， 管路规范的一体化住宅设计。所谓太阳能与建筑一体化，使它成为建筑的有机组成部分。目 前结舍的主要形式就是在建筑上能够给热水器和上下水管留出安装的位置。另外还应保证建 筑安全和热水器的使用安全。要真正成为建筑的一个设备、部件，不论是集热器还是储水箱 装置在其性能和外观方面都必须不断进行技术创新和改进来满足不同建筑形式的需要，这才 是最根本的结合。这种工程的特点是：不

3、仅要求使用功能和建筑本身的功能相融合，而且特 别强调其外观与建筑外观相匹配，达到完美结合。 ( = ) 、太阳能热水工程在大型生活设施和工业生产中的应用在有些大型生活设施 和工业生产中，需要大量热( 水) ，而这些地方对太阳能与建筑一体化的要求并不是太高，主 要强调的是功能。而我们目前使用的全玻璃真空管太阳集热器或热管式太阳集热器可以运行 在较高的温度，且有较高的效率，可以全年使用。基于这样一些特点，利用全玻璃真空管集 热器可以组构采光面积达数千平米，运行温度在4 5 i 0 0 的大型太阳能热水系统，以满足大 型生活设施和工业生产用热( 水) 。这类系统的特点是强调其功能性、安全性和可靠性。

4、它可 以和电加热系统、燃气加热系统配合使用，形成多能互补的高效供热( 水) 系统。 二、太阳能热水工程的应用和运行模式 太阳能与建筑一体化的应用太阳热水器与建筑体化就形式上讲有分户太阳热水 系统和集中太阳热水系统两种运行模式。分户式太阳能热水工程是由地产商在建造房屋时统 一安装，这种系统其实是由多台单个独立的太阳热水器组成，热水器与热水器之间互不相干， 相互独立使用，有各自的集热器和储水箱，热水器的管路连接由开发商统一铺设( 一般采用 暗埋) ，统一连接。使用时由住户自己进行个体管理E 见图1 ) 。只不过这种形式是由开发商统 一设计，统一布局和安袈。为保证建筑物的相对 美观，基本上由同一厂家

5、提供统一型号的热水 器，并进行整齐排列。 这种模式的优点在于：首先从技术层面上 讲，设计安装较为简单，所需管道的铺设在建造 房屋时已经考虑进去，从而避免现在很多地方的 建筑屋顶上形状、大小各异的热水器林立，管道 铺设如藤蔓一样，乱七八糟，影响美观又不安全。 1 0 5 使用时，故障率也相对较少。其次这种形式在管理上比较方便，各家自行负责，减少扯皮现 象。而其缺点在于受屋面结构和面积的局限，不可能所有的屋面部进行安装，而且这一形式 多数采用水箱裸露，但整齐排列的做法，也很难达到美观的要求，还只是太阳能与建筑相结 合的一种雏形。 集中太阳热水系统又称中央供水系统，它是将太阳集热器串( 并) 联起来

6、，利用强制循 环的办法对集热器和储水箱进行热交换，用一个或多个大型储水箱储存热水，然后分别供给 用户。这种系统一般采用承压式集热器，而且集热器与储水箱分开，集热模块和建筑物基本 能融为一体，成为建筑物一个构件( 见图2 ) 。 这种形式的优点，首先在于其较好的与建 筑物相结合，外形美观，真正实现太阳能与建筑 一体化。其次，系统自动化程度较高，用户所要 做的就是打开水龙头，而且还可以提供平稳的水 压和水温。其缺点在于：由于是集中热水系统， 所以必系由专人进行管理和维修，保证正常运 转，而且能够及时解决用户在使用时所出现的问 题，协调好用户的关系，这都是集中热水系统所 要解决的问题。 太阳能热水工

7、程在大型生活设施和工业生产中的应用 在有些工业生产活动中，需 要制各大量的热量或热水用于工业生产。这些系统有一个共同的特点，就是自动化程度要求 高，而且屋顶结构相对复杂，因为企业不太可能花巨资投入的太阳能设备还要专门成立一个 部门来管理。像学校、医院、大型制药、化工这些人多，用水量大的企业都有这类要求。从 目前的情况看，这类大型太阳能工程一般采用联集管式太阳能热水系统的比较多。( 见图3 ) 这类系统一般采用温差循环运行模式或定温放 水模式或两者兼顾。温差循环模式主要通过设定 集热器的储水温度和储水箱内的温度值，实现循 环泵的自动开闭，使水箱内的冷水不断进入集热 器，集热器中的热水杯不断顶入储

8、水箱中，使水 箱水温升高；定温循环模式是当集热器内温度达 到设定值时，放水阀打开，热水进入储水箱保存。 目前很多系统通常采用定温放水和温差循环相 结合的模式，这样既可以不断的优热水补充，也 可以实现对水箱水量的控制。 这种系统的优点是：可以实现高自动化程度，几乎不需要专门管理人员；由于系统是承 压供水，可以满足不同的压力要求。正应为该系统多数用于生产，所以对与建筑的融合要求 并不高，这就更加便于设计、安装和维修。 三、如何对大型太阳热水工程进行科学的运行和有效的管理 量体裁衣，选型是关键通过这几年的实践证明，太阳能热水器作为一种绿色能源产 品已经为广大消费者所接受，一次性的投资，取之不竭的能源

9、可以说是一劳永逸。但是随 着太阳能用户群的不断扩大，很多烦恼也随之产生，有些家庭用户抱怨怎么不够洗，水不热 等诸如此类的问题。这些抱怨其实反映的是一个问题：有没有选择质量好的，适合自己的， 能满足使用要求的热水器。这个问题在大型太阳能热水系统中显得更为重要。因为这些系统 投资大，运行成本高，管理相对复杂，一旦选择了不适合群体用户的系统，就会造成很大的 损失。 就笔者从事太阳能热水工程检测工作的情况来看，部分企业在太阳能系统的运行模式上 1 0 6 充分考虑了用户的需求和建筑物的布局。比如江苏有一家太阳能热水器生产企业在南京的一 个居民小区内安装太阳能集中供热水系统，由于该小区是住宅小区，房屋建

10、筑结构为斜屋顶 瓦片结构，为此企业决定采取建筑一体化布局，用太阳集热器模块代替砖瓦屋顶，使整个屋 顶成为一个太阳集热面，这样既解决了集热器安装的问题，又不影响小区的建筑美观。企业 还充分利用住宅楼的地下室，作为集中储水箱和一些辅助设备的安放地，这样既解决了场地 问题，又避免由于系统的运行噪音影响居民的生活。对集热器的使用也采用了热管真空管承 压式太阳集热器，并用集热联箱连接，这样不但解决了恒温恒压供水的问题，也不至于由于 一两根管子的损坏导致整个系统的漏水甚至瘫痪。在终端用户，公司给每户安装了热水表， 居民只要打开水龙头，2 4 小时有热水供应。该系统的设计充分考虑建筑美观和用户的要求， 这就

11、是既能提供热水，又不影响建筑美观还要不影响居民生活。 但是也有一些企业在为用户设计系统时考虑欠妥，导致运行后隐患重重。个别企业在设 计大系统时在集热器选用上选择全玻璃真空管太阳集热器，这种集热器在大面积采光面上不 直采用，损坏一根管子可能导致整个系统不能使用，还有就是水箱设计不合理，高径比过大， 而测温探头有布置在水箱的上顶端，这样对水箱的水温数据采集失真，影响用户使用。还有 的企业片面考虑系统的安全可靠，用多台家用太阳热水器串联的模式用于工业生产中的热水 系统，这样固然故障率大大减少，但是用途有限，利用率不高。 所以太阳能热水工程的选型对太阳能的利用至关重要，要选择适合用户的运行模式，能 够

12、给用户提供更多的能源利用和更便捷、可靠的使用，才是太阳能热水器生产企业要思考的a 好马配好鞍，管理是根本 在有了一套太阳能热水工程系统以后，使用者是否觉得可 以一劳永逸了呢? 当然不是。好的系统需要使用者的精心使用、管理和维护。在这方面，笔 者觉得如今的太阳能系统制造企业与日后的具体使用者在如何管理太阳能热水工程，如何保 证其安全，有效，稳定的运行方面存在着很多的问题，也有很多的工作需要去做，其问题主 要表现在： ( 1 ) 、工程设计制造单位与用户在沟通上明显脱节，太阳能企业只负责把工程安装到位， 调试使用完成后，就算工程结束。对用户的使用、保养和维修等相关培训严重不足，从而导 致用户使用不

13、当而使设备受到损坏。 ( 2 ) 、系统的日后管理人员缺乏对工程的了解，对工程的保养，维护知识缺乏。 ( 3 ) 、对热水工程竣工验收运行以后的设备维护权责不明确。一些住宅小区的太阳能热 水工程，系统的设计、安装都很科学，一旦工程竣工验收交付使用以后，就把工程日后的工 作交给开发商，开发商又交给物业公司管理，物业公司为了节省成本，一般只派一两个兼职 人员进行管理，管理人员责任心不强再加上对整个热水工程系统的知识缺乏，系统出现问题 得不到及时的解决，导致终端用户拖怨频频，引起纠纷。 这些问题都是太阳能热水工程界所面临的困扰，也是亟待解决的问题。要解决这些问题， 从而使太阳能热水工程尤其是大型太阳

14、热水工程充分发挥其效能，笔者觉得应该做好几方面 的工作： ( 1 ) 、从工程技术角度看，太阳能设备制造企业应更多地关注系统的可操作性，除了强 调系统技术参数和使用性能以外，应充分利用计算机技术，对系统的运行进行程序化管理。 在设计系统运行的配套软件时，应多从如何便捷有效的管理出发，把管理信息系统的有关知 识运用进来，运行软件不仅要包括技术参数和使用功能的设置，而且还应包括对使用维护人 员的计算机管理、故障诊断的计算机管理等多项功能。这样可以是由于人为因素而产生的不 确定度大为减少，也可以有效的监督设备维护人员的职责，从而使系统运行正常。 ( 2 ) 、从工程的日后管理维护者角度看，太阳能设备

15、制造企业应及时对维管人员进行相 应的技术培训，使管理人员对系统的技术参数和基本特性有一定的了解，并提供详细的使用 及保养说明书。热水工程的管理单位在日常的管理和维护过程应注意以下几点：及时发现 1 0 7 和处理系统各出些漏水现象；系统管道和储水箱的保温层的密封是否良好，防止出现管道、 阀门、接头等金属部件露在空气中，形成大量的散热；及时对系统进行排污和排气；避 免集热器空晒和闷晒。若发现集热器空晒和闷晒，切不可立即上冷水，只能停止运行一天， 待夜间或第二天清晨再上水运行；冬季应接通防冻温度控制器，以防止管道内水在夜间发 生冰冻；要保证集热器及上回水管处于满水状态；防止系统中各种电器控制设备、电 磁阀等受潮，最好加设保护设施。 要使太阳能热水工程充分发挥其效能，科学的选型和有效的管理是极其重要的。这也是 从事太阳能热利用技术的研究、开发和产业化过程中所面临的一个崭新课题。笔者认为通过 业界的共同努力，太阳能热水工程定会得到更为广泛的使用和长足的发展。 1 0 8