浅析阳台壁挂夹套式水箱强制循环系统优化

摘要 阳台壁挂夹套式水箱强制循环系统是自然循环系统的升级产品，由于其安装灵活、成本合理而受到市场认可。本文简单介绍阳台壁挂强制循环智能控制系统两个性能优化：循环泵流量调节和介质的液位指示。 　　0 引言 　　随着社会的发展，一方面城市建筑密度日益增加，楼宇日益高层化，有限的建筑空间难以安装足够多的传统太阳能热水器，另一方面，传统的太阳能热水器在一定程度上影响了城市美观，这就需要合理规划太阳能热水器与建筑相结合。在国家政策引导下，太阳能热水系统与建筑有机结合，将成为未来太阳能热水系统的发展趋势。随着夹套式阳台壁挂系列水箱市场份额不断扩大，针对不同安装条件，太阳能与建筑相结合的安装要求也越来越高，单一阳台壁挂自然循环系统无法满足所有需求，其衍生的强制循环系统很好弥补了这一缺陷。 　　下面，我们来介绍一下夹套式承压搪瓷水箱应用于强制循环系统需要注意的几个方面及系统优化： 　　1 选择阳台壁挂夹套式水箱强制循环系统注意的几个方面 　　1．搪瓷水箱夹套换热器当中氧化皮及杂质处理； 　　2．进、出循环管口合理位置设置； 　　3．集热器选择； 　　4．智能控制系统设计； 　　5．使用合格导热介质，介质有多项金属防腐性能，并具备防冻、防沸、环境保护、低泡、高流动性和保水性等基本要求。 　　2 系统优化 　　2.1循环泵的流量调节 　　2.1.1优化原因 　　阳台壁挂夹套式水箱强制循环系统使用的循环泵为外购定制，考虑到成本、安全等因素，选择10W左右单相低压直流无刷水泵，其静态扬程2 m～3m，静态流量约8L/min，这样的配置基本都能满足系统需要。但实际每个工程都存在一定差异，主要有水箱与集热器距离、集热器结构、工程安装环境和管径等，这些都会影响换热效率，从而需要调整循环泵的参数，如果每个工程都订制不同参数的循环泵，这也不利于量产和售后服务，但是选择单一参数循环泵，又会大幅降低热循环效果，使该系统优势得不到体现，这就需要我们通过技术手段调整循环泵的参数，在工程安装调试阶段使系统热性能达到最佳，下面根据GB50015《建筑给水排水设计规范》专用计算软件来估算出循环泵需要的参数。 　　条件：水箱与集热器距离约8m，U型真空管集热器，采用DN15管道连接。 　　计算：钢管公称直径DN15，外径21.25mm，内径15.75mm，计算内径14.75mm。 　　流量Q=0.04 L/s (集热器面积2m²) 　　流速V=0.23 m/s 　　水力坡降1000i=19.102 　　16m钢管沿程水头损失h=0.31m 　　循环口落差0.3m 　　如果附加30%的局部水头损失，则总水头损失h=0.79m。 　　结果：所需静态扬程约为0.8m。 　　我们可以看出，该条件下实际所需静态扬程不会超过1m，功率不足5W；这会造成集热器中热量无法有效传递给水箱，热量在多次循环中损失，并未达到节能效果。如果该例中选择蛇管式平板集热器，则需要静态扬程2.5m的循环泵，所以二者相差甚远。 　　2.1.2优化说明 　　如果采用PWM脉宽调制技术，通过改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期控制其输出频率。而输出频率的变化可通过改变此脉冲的调制周期来实现。这样，使调压和调频两个作用配合一致，且与中间直流环节无关，因而加快了调节速度，改善了动态性能。由于输出等幅脉冲只需恒定直流电源供电，可用不可控整流器取代相控整流器，使电网的功率因数大大改善。利用PWM逆变器能够抑制或消除低次谐波，加上使用自关断器件，开关频率大幅提高，输出波形可非常接近正弦波。采用单相直流无刷水泵，在低成本前提下，通过改变脉冲宽度来控制输出电压，使水泵的扬程，流量相应改变。 　　系统具备实际流量指示功能，在LCD上观察系统流量（如图1所示），如果流量显示不正常，表明在系统中有空气或者缺液等故障，排除后系统即可正常运行。 图1　系统流量 　　2.2介质的液位指示功能 　　2.2.1优化原因 　　导热介质由于安装或使用时间等原因，存在缺少或缺失等实际情况，在系统安装调试和用户使用阶段，介质的多少需要通过人工方法去判断，解决用户因缺少经验而不知所措的问题。 　　2.22优化说明 　　我们采用信号收集法来判断介质多少，通过水箱内部结构改进将夹套换热器均分4份（如图2所示），通过收集四点信号，预置介质水位25%、50%、75%、100%；当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，同时25%水位闪烁；该技术将模拟量转为数字，真实反映液位状态。 图2　夹套换热器均分4份 　　3 总结 　　阳台壁挂夹套式水箱强制循环系统的改进，有利于阳台壁挂系统推广使用。太阳能热水系统与建筑相结合，需要太阳能行业专家、建筑设计师、电气专家等相关专业人士以及房地产开发商共同参与、共同努力、共同创造。太阳能热水系统工程商在实际工程安装中积累了很多经验和实例，值得各生产企业借鉴、学习。推动太阳能建筑技术发展是我们义不容辞的责任。只有通过多方携手合作，在实际设计中积极探索、反馈，才能创新突破，创造出新颖的太阳能与建筑相结合的产品。（浙江鸿乐光热科技有限公司  褚力飞  顾云杰）