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常见问题

太阳能热水系统的防冻措施!

如何保证太阳能热水系统冬季正常运行,安全度过严寒之冬,这是太阳能设备厂家及安装企业应该认真考虑的问题。对于太阳能热水系统,为了减少热量散失,太阳能集热器和系统管路都应有保温措施。这些保温措施可以显著地减少热量散失,同时也可延缓系统管路结冰。但这些保温措施,不能确保系统在严寒的冬季不结冰,不能保证系统管道不被冻。被冻时,可能导致系统管路中的管件、阀门冻裂,系统漏水,严重时管道内水结冰胀裂管道,导致整个系统瘫痪。这将给用户造成极坏的影响,对使用太阳能系统的可靠性失去信心,同时对于维修来说也很麻烦。因此,北方地区太阳能热水系统必须考虑防冻问题,太阳能热水系统才能安全、可靠地经受严寒的考验。 

    笔者根据近几年的太阳能热水系统的设计、安装经验,浅谈一下关于北方地区太阳能热水系统管路防冻问题,在此抛砖引玉,与大家共同讨论适合北方地区太阳能热水系统的防冻措施。

    一、增大管径

    在严冬季节,常常因积存在系统管路的水结冰膨胀而胀裂损坏。增大管径,使管道的水不是处于满管状态,可以有效地缓解由于水结冰膨胀而带来的损坏,当有阳光照射,系统管道循环时,管道内的冰自动融化。但增大管径热损失增大,同时也会增大投资。此种方法适合自然循环系统管路防冻。

    二、加强保温

    为减少系统管路向周围环境散热,在其外表面采取增设保温层的措施。在防冻重点部位采取严密防冻措施,系统管路三通、弯头处;阀门处;管道接口处等所有裸露在室外的管道部位均应进行充分的保温处理。

    由于太阳能热水系统管路一般情况值于室外,常年经受风吹雨淋等自然条件,因此选择保温材料应该具备下列几点:

    1.保温性能好,导热系数小;

    2.要有一定的强度,由于经常遭受风吹雨淋和自身的热胀冷缩,所以必须有一定的坚固性;

    3.能耐一定的温度,保温材料应能承受管道内热媒的温度,而且当温度反复变化时,不至于引起材料性质的变化;

    4.抗湿性强,室外敷设的管道经常遭受风吹雨淋,因此要求保温材料不因受潮而变质损坏,干燥后仍能恢复其原来性能。

    目前太阳能热水系统管路常用的保温材料有:聚苯乙烯、岩棉、玻璃棉、聚氨酯、橡塑海绵等,但岩棉、玻璃棉不适合室外管道保温。增加保温材料的厚度,显著地减少热能散失,同时也可延缓系统结冰,但这种措施,不能确保系统在严寒的冬季不结冰。同时还应考虑保温材料的经济厚度,即保温后的年散热损失费用和投资的年分摊费用之和为最小值时保温层的计算厚度。

    三、管路敷设电伴热带

    电伴热带防冻就是通过在太阳能热水系统的管路上加装电加热带的方式,从而达到防止管路结冰的目的。

    电伴热带也有两种控制方式。

    手动控制电伴热带:冬季来临时,人工合上控制电伴热带开关,电伴热带通电来加热管道避免被冻。但手动控制不可靠,许多安装太阳能热水系统的用户没有专人管理太阳能热水系统,冬季时无人合闸或忘记合闸,导致系统管道被冻。冬季过后,没人或忘记给电伴热带断电,导致电伴热带一直加热管道,不仅浪费电能,又减小电伴热带的使用寿命。

    自动控制电伴热带防冻:通过温度控制器来自动控制电伴热带通电与断电的方式,来达到防止管路结冰的目的。

    当温度低于某一温度值时,温度控制器使电伴热带自动通电;当温度高于某一温度值时,温度控制器自动使电伴热带断电。监测的温度可以是环境温度,也可以是管路的水温。但根据笔者多年的设计安装经验,监测管道的温度是比较合理的。环境温度低,并不说明系统管道的温度低(保温效果好的情况下),若此时启动电伴热带费电。这种控制方式一方面节省电能,一方面又能延长电伴热带的使用寿命,同时达到了智能控制的目的。

    四、系统管道循环防冻

    循环防冻就是通过循环水泵把储热水箱的热水泵入系统管道,同时系统管道的冷水进入储热水箱,保证系统管道内水温不结冰。循环防冻也有几种方式:

    连续循环:在冬季结冰的季节,使循环水泵连续不停地循环,以防止结冰。这种方法的缺点是既浪费电能,又增加水泵的磨损。

    间歇循环:在冬季结冰的季节,通过定时器使循环水泵间歇循环,即循环一定时间,停止一定时间,以防止结冰。这种方法解决了连续循环防冻的缺点,但如果停止循环的时间过长,有可能造成结冰。

    温控循环:在冬季结冰的季节,当温度低于某一温度值时(一般为2℃~5℃),温度控制器自动使循环水泵启动;

    温度高于某一温度值时(一般为6℃~8℃),温度控制器自动使循环水泵停止。显然这种循环防冻的方法比较科学,监测的温度可以是环境温度,也可以是管道的水温。但根据笔者多年的设计安装经验,监测管道的温度是较合理的,但应注意感温点的位置一定要放置在最容易结冰的位置。

    五、排空防冻

 回流排空防冻:设计安装太阳能热水系统的储热水箱应低于系统管路和太阳能集热器,当系统循环水泵停止循环后,太阳能集热器和系统管路中的水自动回流到储热水箱中,使太阳能集热器和系统管路排空,从而达到防止冬季结冰的目的。这种排空防冻方式要求储热水箱必须低于太阳能集热器和系统管道。排空防冻是一种主动防冻的方式,防冻比较可靠,尤其是回流排空防冻。选用排空防冻时,系统设计安装时需考虑系统管路的坡度,以利于水回流或排空通畅。

    六、系统管道充注防冻液

    对于双回路太阳能热水系统,一次回路的系统循环管道采用防冻液作为循环介质,从而达到防冻的目的。但采用防冻液防冻的系统需采用双回路循环系统,系统效率较低,但液防液具有不结垢的优点,能避免系统管道产生大量水垢。

    选择防冻液应考虑以下几点:1.良好的防冻性能;2.防腐及防锈性能;3.防止结垢的性能;4.化学性质稳定。目前太阳能热水系统常使用的防冻液为乙二醇、水和缓蚀剂组成的混合溶液。

    以上是笔者关于北方地区太阳能热水系统管路防冻方法的一些看法,实际上太阳能热水系统管路防冻往往是以上一种或几种方式结合起来复合防冻的。只要我们采取合适的防冻措施,太阳能热水系统才能安全、可靠地经受严寒的考验。

点击次数:  更新时间:2013-06-09 13:39:24  【打印此页】  【关闭