太阳能热水系统管路防冻技术浅谈

0前言 　　在结冰区，冬季如何保证太阳能热水系统正常运行，安全度过严寒冰冻，这是太阳能设备厂家及安装企业应该认真考虑的问题。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，若管路系统结冰，将可能使得系统管路中的管件、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。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。 　　1排空防冻技术 　　1.1适用范围 　　平板太阳能热水系统，集热面积<100m2。 　　1.2防冻原理 　　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。 　　1.3安装要求 　　平板集热器及管道安装坡度≧1%。 　　2防冻液二次换热防冻系统 　　2.1防冻液性能参数 　　太阳能循环系统专用防冻液是集防腐、阻垢为一体的环保防冻导热液。导热性能优良，在高温情况下（120℃）性能非常稳定，其热膨胀性远低于水，可保护铁、铝、铜、锡等大部分金属管道；聚乙烯、聚丙烯等合成材料不受腐蚀，无毒环保，可出口欧盟等国。主要原料为食品级及药品级多元醇，不含乙二醇（有毒性），在使用过程中，万一系统发生意外泄漏太阳能防冻液情况，人体接触或吸入该太阳能防冻液也对人体无害。适合于不同温度下的不同地区应用。此类系统应注意系统管路选材。 　　2.2适用类别 　　1.U型管集热器、热管式集热器、直流管集热器组成的系统。 　　2.间歇性用水系统（如：学校）需安装散热装置和自动补液装置。 　　3.不间断用水系统（如：医院、宾馆等）应增加备用水箱储存多余热量，并配有自动补液装置。 　　3电伴热带防冻技术 　　3.1电伴热带概述 　　电伴热作为一种有效的管道（储罐）保温及防冻方案一直被广泛应用。其工作原理是通过伴电伴热带散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。 　　3.2工作原理 　　自限温类电伴热带接通电源后（注意尾端线芯不得连接），电流由一根线芯经过导电的PTC 材料传到另一线芯而形成回路。电能使导电材料升温，其电阻随即增加，当芯带温度升至某个数值后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高，与此同时电热带向温度较低的被加热体传热。电热带的功率主要受控于传热过程，随被加热体的温度自动调节输出功率，而传统的恒功率加热器却无此功能。 　　3.3规格、参数（见表1） 　　1.电缆结构：内层导电热塑料、外层为双层阻燃聚烯烃并带有屏蔽层电伴热。 　　2.温度范围：最高暴露温度85℃，最高表面温度85℃，最高维持温度65℃，最低使用温度-60℃。 　　3.施工温度：最低-5℃。 　　4.热稳定性：由10℃-99℃间来回循环300次后，电缆发热量维持在90%以上。 　　5.弯曲半径：室温20℃时为25.4mm -30℃时为35.0mm。 　　6.起动电流（10℃）0.4A/m。 　　7.电伴热带常规施工做法 　　1）安装电伴热带时，不应打硬折或长距离拽拉踩压。注意防止电伴热带外层绝缘划破损坏。 　　2）连接电伴热带时，应注意不能超过电伴热带最大使用长度，电伴热带最大使用长度为100m。 　　3）常规闸门、法兰按厂家《设计安装维护指南》图例施工（见图1-3）。 　　4）平敷电伴热带的位置应在管道水平下端的位置紧贴管壁保持结合紧密进行施工。 　　5）缠绕方式按照安装系数，进行施工。 　　6） 电伴热带应用铝箔胶带全程缠绕，每间隔500mm-700mm 用耐温胶带缠绕一周确保电热带与管道保持紧密结合。 　　7）法兰处介质易泄漏，缠绕电伴热带时应避开其正下方。 　　3.4 某公司的施工方法（见图4） 　　2.平敷电伴热带的位置应在管道水平下端紧贴管壁保持结合紧密。 　　3.安装电伴热带时，不应打折或长距离拽拉踩压，注意防止电伴热带外层绝缘划破损坏。 　　4.管路木托处电伴热带应紧贴管壁穿过木托敷设。 　　5.拐弯处电伴热带穿软管敷设于管路上。 　　3.5电伴热带控制方法 　　1. 手动控制。冬季来临时，人工合上控制开关，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，又减少电伴热带的使用寿命。 　　2.自动控制。据多年的设计安装经验，环境温度低，系统管道的温度不一定低（保温效果好的情况下），若此时启动电伴热带费电。这种控制方式节省电能又能延长电伴热带的使用寿命，同时达到智能控制的目的。（北京索乐阳光能源科技有限公司 闫向南、王海森、王智慧）