陶瓷太阳热水系统介绍

1 项目概况 　　国际太阳能竞赛是以全球高校为参赛单位的太阳能建筑科技竞赛活动。参赛队需设计、建造并运行一座单纯依靠太阳能，面积60~100m2功能完善、舒适、具有可持续性的太阳能住宅，竞赛考评期间组织者将切断所有的外界能源供应，要求太阳能需满足3～6名人员在建筑中正常居住所需的能源消耗并保持室内温、湿度舒适的环境。 　　2013年国际太阳能竞赛于2013年8月在中国山西大同市举办。本文介绍的是伦敦都市大学、广州美术学院与东鹏陶瓷公司合作设计安装的陶瓷太阳能热水系统。该系统共安装6m2陶瓷太阳能板，设计1台500L的承压式不锈钢水箱（夹层200L填充相变材料），陶瓷太阳能板与水箱间采用水泵强制循环，2kW电热管辅助加热，每天约能为建筑提供300～500L60℃的生活用热水。 　　2 陶瓷太阳能板简介 　　陶瓷太阳能板是一种以普通陶瓷为基体，表面涂施对太阳光有高吸收率的釉层材料后，经1200℃一次性烧成的薄壁中空太阳能集热体，太阳吸收比在0.93 以上。其成本低、寿命长、性能稳定，不腐蚀、不老化、不褪色，无毒、无害、无放射性，涂层永不脱落，阳光吸收率不衰减等特点，具有长期较高的光热转换效率，与建筑同寿命，容易与建筑结合安装，是一种新型的太阳能集热器。 　　3 系统工作原理 　　陶瓷太阳能热水系统采用温差循环，间接加热的方式进行工作，当陶瓷太阳能集热器受阳光照射水温升高，集热器出水口的温度高于水箱底部的水温且达到设定值时，太阳能循环泵自动启动，将集热器内高温热水压入水箱内置的换热盘管，通过换热盘管与水箱内较低温度的热水进行热量交换，从而使水箱内的水温度升高。 　　集热器出口的水温逐渐降低，当降低至与水箱底部的热水温度差达到设定值时，太阳能循环泵自动停止，等待下一次集热器温度升高时再循环。 陶瓷太阳能热水系统设置有循环回水泵，当供热水管网的水温低于设定值时，循环回水泵自动启动，将管网的低温热水抽回水箱，同时往管网补充较高温度的热水，使卫生器具打开即能快速流出足够温度的热水。 　　陶瓷太阳能热水系统设有电辅助自动加热装置，当连续阴雨天太阳能产热水温度不足时，在设定时间内，如果水箱水温低于设定值，电辅助加热装置会自动启动，将水箱上部的水加热到设定温度后自动停止。 　　4 经济效益及社会效益 　　本陶瓷太阳能热水系统共安装陶瓷太阳能板6m2，可实现晴天日产60℃热水300L 以上，每天可节省电能12.2 kW·h（初始水温25℃）。陶瓷太阳能板使用寿命在50 年以上，其他设备和配件通过保养或达到使用年限时，投入少量资金更换即可继续使用。系统累计使用50年可节约15.25万kW·h电（每年晴好天气估计为250天），相当于61吨标准煤，减少污染物排放二氧化碳（CO2）152.0吨、二氧化硫（SO2）4.6 吨和氮氧化物（NOx）2.3t，从而产生巨大的经济效益和社会效益。 　　5 本陶瓷太阳能热水系统的优点 　　1.采用新型的陶瓷太阳能集热器，集热器寿命长，涂层永不脱落，效率永不衰减。 　　2.热水箱内采用新型相变材料保温和储存热量，相变材料在水箱水温高于相变温度时，会发生相变，从固态变为液态，其过程吸收大量的热量并储存起来。当使用热水过程中水箱水温下降，相变材料再从液态变为固态，释放出大量热量加热补充进来的冷水，延长系统热水的供应时间，一天采集的太阳能热量可连续供应约三天热水。 　　3.采用不锈钢内胆承压水箱，出水水压稳定，与冷水压力平衡，无需加压供水，减少水压波动而引起的供热水温度不稳定现象。 　　4.承压水箱内置铜制双盘管，可同时用作太阳能热媒水换热，也可以一个用作室内房间的采暖，一个用作太阳能热媒水换热，使系统具备多功能用途，适合不同地区不同系统需求。 　　6 系统的运行数据（见表1） 　　7 热水供应评分（见表2） （广东东鹏陶瓷有限公司黄桂通）