太阳能热水工程系统设计图（云南昆明太阳能厂家部分采用的间接强制循环）

对于热水供应量较大、水质标准要求较高、热水温度质量和供热保证率均有严格要求、冬季日照较差、低温冰冻期又较长地区的高档别墅类住宅，强制循环系统一般均采用间接接触的抗冻工质，来进行二次循环换热并同时在保温承压储热水箱内，配置一组带过流、过压、漏电保护装置的电加热温度自动控制系统，以确保热水系统能实现全天候24小时生活热水供应的目标。图3.16就是一套具备间接二次循环换热，带辅助电加热功能的别墅型强制循环系统的结构示意图如下（3.16）。

这种系统的好处是完全解除了气候变化可能给太阳热水系统带来的供热影响，特别是低温冻害可能对太阳能热水系统造成的损害。系统可实现全天候24小时稳定的生活热水供应。这种系统由于采用专门的抗冻工质流体，来对集热器进行抗冻循环采热。因此，错要在保温储热水箱中，相对应的增加一组进行循环放热的承压散热纯铜盘管才能将工质从集热器中采集到的太阳辐射热量，通过二次循环换热转移到保温储热水箱中，用来加热水箱中的冷水，这种利用抗冻工质来对水箱进行二次循环换热的系统，也就是我们所说的间接接触式强制循环热水系统，工质在系统中进行不间断地吸热和放热循环时，根据热胀冷缩的物理原则，必然也会发生一系列因温度增减而引起的压力变化。为了消除，或者说要不断地再平衡这种随机发生的因为流体形态变化而产生的工质压力、温度、密度的物理变化，以及可能对流体循环管路造成的损害及其他不利影响，所以在这种系统的循环管路中，在循环泵之前还必然安装一支承压的膨胀罐。同时在太阳集热器热工质出口处和膨胀罐上，还需各安装一支安全阀，使系统具备随时自动排除因工质在非正常状态下，高温受热气化产生的高压气体能得到即时的释放，以确保系统不因发生气阻而影响安全运行。在这种系统的储热水箱中，一般还须安装有一套独立，并联运行的电加热装置。当顶埋在水箱上半部热水出水口附近的水温监测探头，探测到热水出水口附近水温低于系统设定的最低正常温度时，会立即启动电加热器对水箱上半部热水待用区内不达标的热水进行电加热，以确保用水的温度质量。此外，在系统控制程序中，还设置了防止低温冻害循环和高温停机保护的保护功能，等等。为了实现。阀门开，热水来。，减少系统管道中散热洁净水资源的排弃浪费，对于热水供水管路较长的强制循环系统，一般还要在这种系统热水输出总管的末端，安装一台带有温度控制器的热水循环泵。当这台处于热水输出总管上的循环泵温度探头，感知到热水输出管内的水温低于设定的使用温度时，会自动启动热水循环泵，将热水输出总管中的散热存水，重新泵人保温储热水箱内进行二次加热，直到热水输出总管末端中的热水水温，恢复到原设定的温度状态才停机，以确保处于热水供水主管沿途的任何一处热水用水点，均能享受到"阀门开、热水来"的即时服务。显然，此类间接"二次循环换热。系统的保温储热水箱，也必须是具备承压、防锈和高效保温功能的储热水箱。为了保障整栋别墅内若干个分用水点都能正常地取到热水，系统采用以冷水挤热水的顶水法，利用自来水的管道压力，通过承压水箱将热水强制输送到每一个分用水点。这种二次循环换热的强制循环系统存在的主要问题之一，是系统热转换效率较低，道理很简单，因为系统的热效率等于太阳集热器的光热转换效率与水箱内二次换热效率的乘积，假设两次换热效率都能达到60%，那么系统的总效率也仅为60% ×60%=36%。二次循环系统散热管道长，而且管道系统中又安装有若干热容量较高的循环泵、膨胀罐、安全阀一类的热能损耗部件，而每一个部件又都必然会造成不同程度的散热损失，从而导致整个系统总效率难以得到提高。由此，可以看到这种具备二次循环热带电加热装置的强制循环系统所固有的利弊和系统结构的复杂性。由于国家经济发展程度和物质消费水平的不同，欧美西方国家所使用的太阳能热水器，相当比例均为采用抗冻工质进行二次循环换热的所谓间接接触式强制循环热水系统。但是，这种在西方国家已经很普及的太阳热水系统，要想在广大发展中国家得到同样程度的推广应用，事实上是不现实的，也完全没有这个必要除高档别墅和高标准大户型住宅等高消费家庭的少数例外，对发展中国家人口众多，居住环境和经济技术条件都有限的广大公众群体来说，它并不是每一个发展中国家刚刚富裕起来的小康之家，都有必要去追求的目标，欧美发达国家所走过的老路，从节能减排，保护人类绿色生态家园的角度出发，应得到正确的理解与认识。相信中国的太阳能专家有能力、有志气根据我国的国情，开发出更符合我国国情和使用条件，功能上更完善，结构上更合理，性能上更稳定，太阳能光热资源利用率更高，也更节约常规能源资源的全新一代高新技术产品，这既是我们从业者的历史资任，也是我们理应承担的光荣义务。 (责任编辑：中建太阳能)